JP2018129515A - 発光素子、発光装置、照明装置、電子機器 - Google Patents

発光素子、発光装置、照明装置、電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】短波長(緑色より短波長)なりん光を呈することが可能な新規イリジウム錯体を提供する。【解決手段】特定の構造の含窒素五員複素環骨格を有する配位子が配位した、トリス型のイリジウム錯体を提供する。該配位子は、2個乃至4個の窒素と炭素からなる含窒素五員複素環骨格を有し、当該骨格中において、両隣に窒素が位置する炭素にアリール基が結合しており、当該炭素の両隣に位置する2つの窒素のうち、一方の窒素に、架橋構造を有する炭素数9又は10のトリシクロアルキル基が結合している。また、この配位子は、前述のアリール基が結合した炭素を挟む2つの窒素のうち、他方の窒素がイリジウムに配位しており、当該アリール基の炭素の一つがイリジウムに結合して、錯体を形成する。本イリジウム錯体は、この配位子が3つ、イリジウムに配位したトリス型の錯体である。【選択図】なし

Description

三重項励起状態を発光に変換することができる新規なイリジウム錯体に関する。また、
該イリジウム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(Electro Luminescence)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、コントラストなど画質に優れ、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発光が可能であるため、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EL素子は、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およ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。発光物質の励起状態は、一重項励
起状態(S)と三重項励起状態(T)を取りうるが、当該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、蛍光と呼ばれ
る一重項励起状態(S)からの発光は、同じ多重度間の電子遷移である。一方、りん光
と呼ばれる三重項励起状態(T)からの発光は、異なる多重度間の電子遷移となる。
蛍光を発する発光性の有機化合物(以下、蛍光性化合物と称する)は、通常、室温にお
いてりん光は観測されず、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の理論的限界は、特別な対策(例えば熱活性型遅延蛍光の利
用など)をとらない限り、S:T=1:3であることを根拠に25%とされている。
一方、りん光を発する発光性の有機化合物(以下、りん光性化合物と称する)を用いた
発光素子の内部量子効率は、SからTへの項間交差を経た発光も含めると、理論上は
100%まで可能となる。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、り
ん光性化合物を用いた発光素子の開発が盛んに行われている。
りん光性化合物としては、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い
る。赤色から青色まで様々な波長のりん光性化合物が開発されているが、一重項励起状態
よりも、エネルギー的に低い位置にある三重項励起状態からの発光であるりん光において
、緑色から青色の短波長な光を得るためには、より広いエネルギーギャップを有する有機
金属錯体が必要である。しかし、そのような物質は開発が困難であり、その種類は未だ多
くない。
特許文献1には、イミダゾール誘導体を配位子としたイリジウム錯体が開示されている
国際公開第2005/007767号公報
イミダゾール誘導体やトリアゾール誘導体など、含窒素五員複素環骨格を有する配位子
を用いたイリジウム錯体は、短波長のりん光を得やすいため、青色りん光材料開発におい
ても注目されている。
シクロメタル化イリジウム錯体には、同じ配位子が2つ配位したビス型の錯体や、3つ
配位したトリス型の錯体が良く知られている。上述の特許文献に実施例として記載されて
いるイミダゾール誘導体を配位子とするイリジウム錯体は、イリジウムにイミダゾール誘
導体が2つ、その他の配位子が一つ配位した錯体、いわゆるビス型の錯体である。
ビス型の錯体形成反応は通常、塩素架橋された複核錯体を経由して行われる。当該反応
は比較的温和な条件で行われるため、反応中の錯体や配位子の分解といった不都合は生じ
にくい。
しかし、トリス型であって、含窒素五員複素環骨格を有する配位子を用いたイリジウム
錯体の場合は、合成の過程において、配位子の構造によっては当該配位子が分解してしま
い、目的の錯体が非常に得にくい場合がある。
そこで、本発明では、短波長(緑色より短波長)なりん光を呈することが可能な新規イ
リジウム錯体を提供することを課題とする。特に、含窒素五員複素環骨格を有する配位子
を用いたトリス型の構造を有することにより、短波長のりん光発光を可能とした新規イリ
ジウム錯体を提供することを課題とする。
また、そのようなイリジウム錯体を用いることで、緑色〜青色の波長域に高効率な発光を
示す発光素子を提供することを課題とする。また、該発光素子を用いることで、消費電力
の低減又は発光品質が向上された発光装置、電子機器、及び照明装置を提供することを課
題とする。
本発明者らは、特定の構造の含窒素五員複素環骨格を有する配位子が配位した、トリス
型のイリジウム錯体を合成することができた。当該配位子は、2個乃至4個の窒素と炭素
からなる含窒素五員複素環骨格を有し、当該骨格中において、両隣に窒素が位置する炭素
にアリール基が結合しており、当該炭素の両隣に位置する2つの窒素のうち、一方の窒素
に、架橋構造を有する炭素数9又は10のトリシクロアルキル基が結合している構造を有
する。また、この配位子は、前述のアリール基が結合した炭素を挟む2つの窒素のうち、
他方(トリシクロアルキル基が結合していない方)の窒素がイリジウムに配位しており、
当該アリール基の炭素の一つがイリジウムに結合して、錯体を形成する。本発明の一形態
であるイリジウム錯体は、この配位子が3つ、イリジウムに配位したトリス型の錯体であ
る。
含窒素五員複素環骨格を有する配位子が配位したトリス型のイリジウム錯体は、構造に
よっては非常に合成が困難であり、錯体を得ることが難しいが、上記構造を有する配位子
を用いることによって含窒素五員複素環骨格を有する配位子が配位したトリス型の錯体を
得ることができる。
また、本発明者らは、このイリジウム錯体が緑から青の短波長なりん光発光を呈するこ
とを見出した。特に当該イリジウム錯体のりん光は、発光スペクトルが、450nm以下
の比較的短波長な領域にも存在することが特徴的である。この特徴的なスペクトルは、上
記構造(すなわち、2個乃至4個の窒素と炭素からなる含窒素五員複素環骨格を有し、当
該骨格中において、両隣に窒素が位置する炭素にアリール基が結合しており、当該炭素の
両隣に位置する2つの窒素のうち、一方の窒素に、架橋構造を有する炭素数9又は10の
トリシクロアルキル基が結合しており、他方(トリシクロアルキル基が結合していない方
)の窒素がイリジウムに配位しており、当該アリール基の炭素の一つがイリジウムに結合
した構造)に由来しているものであるため、上記構造を有し、かつ上記構造に由来する発
光を示す発光材料は、本発明の一態様である。
また、上記イリジウム錯体を一対の電極間に有する発光素子が、電圧を印加することによ
り、緑から青色の波長域に効率の高い発光を示すことを見出した。この発光素子の特性は
、上記構造に由来しているものであるため、上記構造を有し、かつ上記構造に由来する発
光を示す発光材料を用いた発光素子、特に該発光材料を発光物質として用いた発光素子は
、本発明の一態様である。
また、本発明の一態様は、下記一般式(G1)で表されるイリジウム錯体である。
但し、一般式(G1)中、Arは置換又は無置換の炭素数6乃至12のアリーレン基を
表し、Rは架橋構造を有する炭素数9又は10のトリシクロアルキル基を表す。また、
XとYはそれぞれ独立に炭素又は窒素を表し、炭素である場合は置換基を有していても良
い。また、X、Yが共に炭素である場合、置換基同士が結合して(2価の置換基を共有す
ることで)環が形成されていても良く、その環は縮環していても良い。なお、Yは炭素で
ある方が、当該イリジウム錯体を発光物質として用いて発光素子を作製する際、寿命の長
い発光素子を作製可能である傾向があるため好ましい構成である。
すなわち、本発明の他の一態様は、一般式(G2)で表されるイリジウム錯体である。
但し、一般式(G2)中、Arは置換又は無置換の炭素数6乃至12のアリーレン基を
表す。また、Rは架橋構造を有する炭素数9又は10のトリシクロアルキル基を表し、
は水素、炭素数1乃至6のアルキル基及びフェニル基のいずれか一を表す。Xは炭素
又は窒素を表し、炭素である場合、置換基を有していても良い。また、RとXが結合す
ることによって、環が形成されていても良く、当該環は縮環していても良い。
上記一般式(G2)で表されるイリジウム錯体において、Arがo−フェニレン基であ
る構成を有するイリジウム錯体がより短波長なりん光を得るために有利である。
すなわち、本発明の他の一態様は、一般式(G3)で表されるイリジウム錯体である。
但し、一般式(G3)中、Rは架橋構造を有する炭素数9又は10のトリシクロアル
キル基、R乃至Rはそれぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基及びフェニ
ル基のいずれか一を表す。
上記一般式(G3)で表されるイリジウム錯体において、Xが窒素である構成を有する
イリジウム錯体がより短波長なりん光を得るために有利である。すなわち、本発明の他の
一態様は一般式(G4)で表されるイリジウム錯体である。
但し、一般式(G4)中、Rは架橋構造を有する炭素数9又は10のトリシクロアル
キル基、R乃至Rはそれぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基及びフェニ
ル基のいずれか一を表す。
上記一般式(G4)で表されるイリジウム錯体において、Xが炭素である構成を有するイ
リジウム錯体が、良好な発光効率を有する発光素子を得るために有利である。すなわち、
本発明の他の構成は、一般式(G5)で表されるイリジウム錯体である。
但し、一般式(G5)中、Rは架橋構造を有する炭素数9又は10のトリシクロアル
キル基、R乃至Rはそれぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基及びフェニ
ル基のいずれか一を表す。
また、本発明の他の構成は一般式(G6)で表されるイリジウム錯体である。
但し、一般式(G6)中、Rは架橋構造を有する炭素数9又は10のトリシクロアル
キル基、R乃至R及びR乃至R10はそれぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のア
ルキル基及びフェニル基のいずれか一を表す。
上記構成を有するイリジウム錯体において、架橋構造を有する炭素数9又は10のトリ
シクロアルキル基としては、アダマンチル基、ノルアダマンチル基を用いることができ、
特に、アダマンチル基が入手も容易であり好ましい。さらに、アダマンチル基としては、
1−アダマンチル基と2−アダマンチル基が存在するが、2−アダマンチル基の方が量子
効率、色純度、昇華温度の観点からより好ましい。
本発明の他の構成は以下の構造式で表されるイリジウム錯体である。
また、本発明の一態様は、一対の電極間に上記のイリジウム錯体を有する発光素子である
。特に、上記のイリジウム錯体を発光層に含むことが好ましい。
また、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、発光デバイス
、光源を含む。また、パネルにコネクター、例えばFPC(Flexible Prin
ted Circuit)もしくはTAB(Tape Automated Bondi
ng)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。
上記構成を有するイリジウム錯体は、りん光を呈することが可能な新規イリジウム錯体で
ある。また、含窒素五員複素環骨格を有する配位子を用いた、トリス体構造を有すること
により、短波長のりん光発光を可能とした新規イリジウム錯体である。
また、本発明の一態様は、安価に製造することが可能であり、且つ、青緑色〜青色の波長
域に高効率な発光を示す発光素子を提供することができる。また、該発光素子を用いた安
価な発光装置、電子機器、及び照明装置を提供することができる。
また、本発明の一態様は、上記イリジウム錯体を用いた発光素子、該発光素子を用いた発
光装置、電子機器、及び照明装置を提供することができる。
発光素子の一例を示す図。 発光素子の一例を示す図。 発光素子の一例を示す図。 発光素子の一例を示す図。 アクティブマトリクス型の発光装置の一例を示す図。 電子機器を例示する図。 照明装置を例示する図。 車載表示装置の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 構造式(100)で表されるイリジウム錯体[Ir(Mptz−Adm1)]のH NMRチャート。 構造式(100)で表されるイリジウム錯体[Ir(Mptz−Adm1)]のジクロロメタン溶液における紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式(101)で表されるイリジウム錯体[Ir(Mptz−Adm2)]のH NMRチャート。 構造式(101)で表されるイリジウム錯体[Ir(Mptz−Adm2)]のジクロロメタン溶液における紫外−可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 実施例4で作製した発光素子の電流密度−輝度特性。 実施例4で作製した発光素子の電圧−輝度特性。 実施例4で作製した発光素子の輝度−外部量子効率特性。 実施例4で作製した発光素子の色度特性。 実施例4で作製した発光素子の発光スペクトル。 構造式(136)で表されるイリジウム錯体[Ir(pbi−Adm2)]の粉末の発光スペクトル。 構造式(136)で表されるイリジウム錯体[Ir(pbi−Adm2)]のLC−MS測定結果。
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、本発明の一態様のイリジウム錯体について説明する。
本実施の形態におけるイリジウム錯体は、含窒素五員複素環骨格を有する特定の構造の
配位子が配位した、トリス型のイリジウム錯体である。当該配位子は2個乃至4個の窒素
と炭素からなる含窒素五員複素環骨格を有し、当該骨格中において、両隣に窒素が位置す
る炭素にアリール基が結合しており、このアリール基が付いた炭素を挟む窒素のうち、一
方の窒素に架橋構造を有する炭素数9又は10のトリシクロアルキル基が結合している構
造を有する。また、この配位子は前述のアリール基が結合した炭素を挟む2つの窒素のう
ち、他方(トリシクロアルキル基が結合していない方)の窒素がイリジウムに配位し、当
該アリール基の炭素の一つがイリジウムに結合して錯体を形成する。本実施の形態におけ
るイリジウム錯体は、この配位子が3つイリジウムに配位したトリス型の錯体である。
含窒素五員複素環骨格を有する配位子が配位したトリス型のイリジウム錯体は、構造に
よっては非常に合成が困難であり、錯体を得ることが難しい。例えば、上記構成を有する
イリジウム錯体の配位子におけるトリシクロアルキル基をメチル基とした錯体はイリジウ
ムの配位子との錯体形成反応時、配位子が分解しやすく、錯体の収率が非常に低い。しか
し、上記構成を有するイリジウム錯体は、錯体形成反応時も配位子の分解が抑制され、錯
体を得ることができる。さらに、当該トリシクロアルキル基がフェニル基などのアリール
基であるイリジウム錯体と比較して、本実施の形態におけるイリジウム錯体は共役の広が
りが小さく、より短波長なりん光発光を得ることができる。
このように、上記構成を有するイリジウム錯体は緑から青の短波長なりん光を呈する。
このような短波長な領域のりん光発光を呈する物質は非常に貴重である。さらに、上記構
成を有するイリジウム錯体は、発光スペクトルの短波長側の裾が450nm以下の比較的
短波長な領域にも存在することが特徴的である。短波長領域のりん光を発する物質におい
て分子構造を工夫することによって、長波長化することは比較的容易であるが、短波長化
をすることは非常に困難である。この観点からも、短波長領域から発光スペクトルが存在
する本実施の形態におけるイリジウム錯体は、大きな価値を有する。
上記イリジウム錯体における配位子の含窒素五員複素環骨格としては、イミダゾール骨
格、1,2,4−トリアゾール骨格、テトラゾール骨格を用いることができる。また、両
隣に窒素が位置する炭素に結合するアリール基は、炭素数6乃至12のアリール基である
。具体的には、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。これらアリー
ル基は、炭素数1乃至6のアリール基を置換基として有していても良い。また、含窒素五
員複素環骨格において、アリール基が結合している炭素以外に炭素が存在する場合は、当
該炭素は置換基を有していても良い。含窒素五員複素環骨格がイミダゾール骨格である場
合、隣り合う炭素の有する置換基が結合し、環を形成していても良い。また、その環が縮
環し、ベンゾイミダゾール骨格を形成しても良い。
また、上記イリジウム錯体の配位子中における架橋構造を有する炭素数9又は10のト
リシクロアルキル基としては、具体的にはアダマンチル基、ノルアダマンチル基などが挙
げられる。この中では、アダマンチル基を選択する方が、安定であり、入手もしやすいた
め好ましい。なお、アダマンチル基は結合位置によって1−アダマンチル基、2−アダマ
ンチル基の2種類があるが、2−アダマンチル基を導入した錯体の方が良好な量子収率で
の発光を呈し、且つスペクトルがシャープで色純度の良好なりん光を得ることができるた
め、好ましい構成である。
上記構成を有する本実施の形態におけるイリジウム錯体を、より具体的に下記一般式(
G1)で示す。
一般式(G1)において、Arは炭素数6乃至12のアリーレン基を表す。当該アリー
レン基としては具体的にはフェニレン基、ビフェニルジイル基及びナフチル基などが挙げ
られる。なお、これらアリーレン基は炭素数1乃至6のアルキル基を置換基として有して
いても良い。炭素数1乃至6のアルキル基としては、具体的には、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、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
また、一般式(G1)において、Rは、架橋構造を有する炭素数9又は10のトリシ
クロアルキル基である。具体的には、アダマンチル基やノルアダマンチル基を挙げること
ができる。なお、アダマンチル基の方が、安定であり、入手もしやすいため好ましい。ま
た、アダマンチル基は結合位置によって1−アダマンチル基、2−アダマンチル基の2種
類があるが、2−アダマンチル基を導入した錯体の方が良好な量子収率での発光を呈し、
且つスペクトルがシャープで色純度の良好なりん光を得ることができるため、好ましい構
成である。
式中、X及びYはそれぞれ独立に炭素又は窒素を表す。X、Yのどちらか一方又は両方
が炭素である場合、当該炭素は置換基を有していても良い。この置換基としては炭素数1
乃至6のアルキル基又はフェニル基を用いることができる。また、X、Yが共に炭素であ
る場合、置換基同士が結合して(2価の置換基を共有することと同義)環が形成されてい
ても良い。また、X、Yが共に炭素である場合、これらの炭素はベンゼンと縮環していて
も良い。炭素数1乃至6のアルキル基としては、具体的には、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、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
なお、上記イリジウム錯体においてYが炭素である構造は、当該イリジウム錯体を発光
物質として用いて発光素子を作製する際に、寿命の長い発光素子を作製可能である傾向が
あるため、好ましい構成である。すなわち、下記一般式(G2)で表されるイリジウム錯
体がより好ましい。
一般式(G2)で表されるイリジウム錯体において、Ar、Rについては、一般式(
G1)のそれらと同様である。Xは炭素又は窒素を表し、炭素である場合は置換基を有し
ていても良い。当該置換基としては炭素数1乃至6のアルキル基又はフェニル基を適用で
きる。また、Rは炭素数1乃至6のアルキル基又はフェニル基を表し、フェニル基は炭
素数1乃至6のアルキル基を置換基として有していても良い。また、RとXが結合する
ことによって環が形成されていても良いし、ベンゼンと縮環していても良い。なお、炭素
数1乃至6のアルキル基としては、具体的には、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、ペンチ
ル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
上記一般式(G2)で表されるイリジウム錯体において、Arがo−フェニレン基であ
るイリジウム錯体が、共役の広がりが小さく、より短波長なりん光を得るためには有利で
ある。すなわち、下記一般式(G3)で表されるイリジウム錯体がより好ましい。
一般式(G3)で表されるイリジウム錯体において、R、R、Xについては一般式
(G2)のそれらと同様である。R乃至Rはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の
アルキル基及びフェニル基のいずれか一を表す。炭素数1乃至6のアルキル基としては、
具体的には、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、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル
基等が挙げられる。
一般式(G3)で表されるイリジウム錯体のうち、Xが窒素であるイリジウム錯体がよ
り短波長なりん光を得るために有利な構造である。当該イリジウム錯体は、下記一般式(
G4)で表されるイリジウム錯体である。
一般式(G4)において、R乃至Rは一般式(G3)のそれらと同様である。
また、一般式(G3)で表されるイリジウム錯体のうち、Xが炭素であるイリジウム錯
体は、良好な発光効率を有する発光素子を得るために有利である。当該イリジウム錯体は
、下記一般式(G5)、一般式(G6)であらわされるイリジウム錯体である。
一般式(G5)において、R乃至Rは一般式(G3)のそれらと同様である。また
、Rは、水素、炭素数1乃至6のアルキル基及びフェニル基のいずれか一を表す。この
うちフェニル基は炭素数1乃至6のアルキル基を置換基として有していても良い。なお、
炭素数1乃至6のアルキル基としては、具体的には、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、ペ
ンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
一般式(G5)において、RとRとは互いに結合して環を形成していても良い。
また、RとRとが結合して形成された環は縮環していてもよい。当該イリジウム錯
体は下記一般式(G6)として表すことができる。
一般式(G6)において、R、R乃至Rは一般式(G3)のそれらと同様である。
また、R乃至R10は水素又は炭素数1乃至6のアルキル基を表す。炭素数1乃至6の
アルキル基としては、具体的には、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、ペンチル基、ヘキシ
ル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
続いて、本実施の形態におけるイリジウム錯体の合成方法を例示する。下記一般式(G
0)で表される本イリジウム錯体の配位子は、五員環の窒素数などで合成方法が異なるた
め、配位子の合成法は合成方法の異なる構造毎に4種類例示する。なお、以下に合成方法
を例示する、一般式(G0−4)、(G0−5)、(G0−6)及び(G0−7)で各々
表される含窒素五員環誘導体は一般式(G0)で表される含窒素五員環誘導体に包含され
る物質である。
一般式(G0)中、Arは炭素数6乃至12のアリーレン基を表し、Rは架橋構造を有
する炭素数9又は10のトリシクロアルキル基を表す。また、X及びYは炭素又は窒素を
表し、炭素である場合置換基を有していても良く、ベンゼンが縮環していても良い。また
、X及びYが置換基を有する場合、当該置換基同士が結合して環を形成していても良い。
≪一般式(G0−4)で表される含窒素五員環誘導体の合成方法≫
まず、下記一般式(G0−4)で表される含窒素五員環誘導体の合成法の一例について説
明する。
一般式(G0−4)中、Arは炭素数6乃至12のアリーレン基を表す。また、Rは架
橋構造を有する炭素数9又は10のトリシクロアルキル基、Rは水素、炭素数1乃至6
のアルキル基及びフェニル基のいずれか一を表す。
下記スキーム(a−4)に示すように、アリール基(Ar)及びRを含むチオエーテル
化合物、またはアリール基(Ar)及びRを含むN−置換チオアミド化合物(A1−4
)と、Rを含むヒドラジド化合物(A2−4)とを反応させることにより、一般式(G
0−4)で表される含窒素五員環誘導体を得ることができる。
スキーム(a−4)において、Arは炭素数6乃至12のアリーレン基を表す。また、R
は架橋構造を有する炭素数9又は10のトリシクロアルキル基、Rは水素、炭素数1
乃至6のアルキル基及びフェニル基のいずれか一を表す。
ただし、一般式(G0−4)で表される含窒素五員環誘導体の合成法は、スキーム(a−
4)のみに限定されるものではない。例えば、他の合成法の一例として、R及びR
含むチオエーテル化合物、またはR及びRを含むN−置換チオアミド化合物を、アリ
ールヒドラジド化合物と反応させる方法もある。
また、下記スキーム(a’−4)に示すように、ジヒドラジド化合物(A1’−4)と第
1級アミン化合物(A2’−4)とを反応させる方法もある。
スキーム(a’−4)において、Arは炭素数6乃至12のアリーレン基を表す。また、
は架橋構造を有する炭素数9又は10のトリシクロアルキル基、Rは水素、炭素数
1乃至6のアルキル基及びフェニル基のいずれか一を表す。
≪一般式(G0−5)で表される含窒素五員環誘導体の合成方法≫
続いて、下記一般式(G0−5)で表される含窒素五員環誘導体の合成法の一例について
説明する。
一般式(G0−5)中、Arは炭素数6乃至12のアリーレン基を表す。また、Rは架
橋構造を有する炭素数9又は10のトリシクロアルキル基、R及びRはそれぞれ独立
に水素、炭素数1乃至6のアルキル基及びフェニル基のいずれか一を表す。
下記スキーム(a−5)に示すように、Arを含むアリールアルデヒド化合物(A1−5
)と、R及びRを含む1,2−ジケトン化合物(A2−5)と、Rを含む第1級ア
ミン化合物(A3−5)とを、酢酸アンモニウム存在下で反応させることにより、一般式
(G0−5)で表される含窒素五員環誘導体を得ることができる。
スキーム(a−5)において、Arは炭素数6乃至12のアリーレン基を表す。また、R
は架橋構造を有する炭素数9又は10のトリシクロアルキル基、R及びRはそれぞ
れ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基及びフェニル基のいずれか一を表す。
また、下記スキーム(a’−5)に示すように、アリールイミダゾール化合物(A1’−
5)とRを含むハロゲン化物(A2’−5)とを反応させる方法もある。
スキーム(a’−5)において、Arは炭素数6乃至12のアリーレン基を表す。また、
は架橋構造を有する炭素数9又は10のトリシクロアルキル基、R及びRはそれ
ぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基及びフェニル基のいずれか一を表す。また
、Xはハロゲノ基を表す。
≪一般式(G0−6)で表される含窒素五員環誘導体の合成方法≫
次に、下記一般式(G0−6)で表される含窒素五員環誘導体の合成法の一例について説
明する。
一般式(G0−6)中、Arは炭素数6乃至12のアリーレン基を表す。また、Rは架
橋構造を有する炭素数9又は10のトリシクロアルキル基、R乃至R10はそれぞれ独
立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基及びフェニル基のいずれか一を表す。
下記スキーム(a−6)に示すように、アリールアルデヒド化合物または芳香族酸塩化物
(A1−6)と、RでN位が置換されたo−フェニレンジアミン誘導体(A2−6)と
の反応により、一般式(G0−6)で表される含窒素五員環誘導体を得ることができる。
スキーム(a−6)において、Arは炭素数6乃至12のアリーレン基を表す。また、R
は架橋構造を有する炭素数9又は10のトリシクロアルキル基、R乃至R10はそれ
ぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基及びフェニル基のいずれか一を表す。
≪一般式(G0−7)で表される含窒素五員環誘導体の合成方法≫
最後に、下記一般式(G0−7)で表される含窒素五員環誘導体の合成法の一例について
説明する。
一般式(G0−7)中、Arは炭素数6乃至12のアリーレン基を表し、Rは架橋構造
を有する炭素数9又は10のトリシクロアルキル基を表す。
下記スキーム(a−7)に示すように、RでN位が置換されたニトリル等価体(A1−
7)と、アジドの環化付加反応により、一般式(G0−7)で表される含窒素五員環誘導
体を得ることができる。
スキーム(a−7)において、Arは炭素数6乃至12のアリーレン基を表し、Rは架
橋構造を有する炭素数9又は10のトリシクロアルキル基を表す。
配位子の合成法に続いて、錯体の合成方法について説明する。
≪一般式(G1)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(G1)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(b
)により合成することができる。すなわち、一般式(G0)で表される含窒素五員環誘導
体と、ハロゲンを含むイリジウム化合物(塩化イリジウム、臭化イリジウム、ヨウ化イリ
ジウム、ヘキサクロロイリジウム酸アンモニウム等)、またはイリジウムの有機金属錯体
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、一般式(G0)で表される
含窒素五員環誘導体を配位子とするμ−ハロゲン架橋複核錯体、一般式(G0)で表され
る含窒素五員環誘導体を配位子とするμ−オキソ架橋複核錯体等)とを混合した後、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)で表される含窒素五員環誘導体と、ハロ
ゲンを含むイリジウム化合物、またはイリジウムの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、フェノール等)に溶解した後に行ってもよく、適当な塩基を添加してもよい。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。
以上のように、一般式(G1)で表されるイリジウム錯体を合成することができる。
上記一般式(G1)で表される構造を含むイリジウム錯体の具体例としては、構造式(
100)〜(156)で表されるイリジウム錯体が挙げられる。ただし、本発明はこれら
の構造式で表されるイリジウム錯体のみに限定されるものではない。
なお、上記構造式(100)〜(156)で表されるイリジウム錯体には、配位子の種類
によっては立体異性体が存在しうるが、本発明の一態様のイリジウム錯体にはこれらの異
性体も全て含まれる。
以上に示す本発明の一態様であるイリジウム錯体は、青色のりん光を発光することが可能
な新規物質である。
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1で示したイリジウム錯体を用いた発光素子として、上記
イリジウム錯体を発光層に用いた発光素子について図1を用いて説明する。
本実施の形態に示す発光素子は、図1に示すように一対の電極(第1の電極101と第2
の電極103)間に発光層113を含むEL層102が挟まれており、EL層102は、
発光層113の他に、正孔(または、ホール)注入層111、正孔(または、ホール)輸
送層112、電子輸送層114、電子注入層115などを含んで形成される。
なお、本実施の形態において、第1の電極101は、陽極として機能する電極であり、第
2の電極103は陰極として機能する電極である。なお、第1の電極101と第2の電極
103の少なくとも一方を透光性を有するように形成することによってEL層102から
の光を外部に取り出して用いることができる。
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
、イリジウム錯体を励起状態にする。そして、励起状態のイリジウム錯体が基底状態に戻
る際に発光する。このように、本実施の形態においてイリジウム錯体は、発光素子におけ
る発光物質として機能する。
なお、EL層102における正孔注入層111は、正孔注入性の高い物質を含む層、もし
くは正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む複合材料を含む層である。正孔注
入層が複合材料を含む層である場合には、アクセプター性物質によって正孔輸送性の高い
物質から電子が引き抜かれることにより正孔(ホール)が発生する。従って、正孔注入層
111から正孔輸送層112を介して発光層113に正孔が注入される。
以下に本実施の形態に示す発光素子を作製する上での具体例について説明する。
第1の電極101および第2の電極103には、金属、合金、電気伝導性化合物、および
これらの混合物などを用いることができる。
陽極である第1の電極101を形成する物質としては、仕事関数の大きい(具体的には
4.0eV以上)金属、合金、導電性化合物、およ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 T
in Oxide)、ケイ素若しくは酸化ケイ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(IWZO)等が挙げられる。これらの導電性金
属酸化物膜は、通常スパッタにより成膜される。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛は、
酸化インジウムに対し1〜20wt%の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリ
ング法により形成することができる。また、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(IWZO)は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを0.5〜5wt
%、酸化亜鉛を0.1〜1wt%含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形
成することができる。なお、スパッタリング法を用いず、ゾル−ゲル法などを応用して作
製しても構わない。この他、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)、または金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等が挙げ
られる。また、グラフェンも用いることができる。なお、後述の複合材料を正孔注入層1
11として用いることによって、アルミニウム等の仕事関数の小さい金属、合金、電気伝
導性化合物およびこれらの混合物などを陽極として用いることもできるようになる。
陰極を形成する物質としては、仕事関数の小さい(具体的には3.8eV以下)金属、
合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。このような
陰極材料の具体例としては、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリ
チウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびマグネシウム(Mg)、カ
ルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む
合金(MgAg、AlLi)、ユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土
類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。この他、アルカリ金属化合物、アルカリ
土類金属化合物、または希土類金属化合物(例えば、フッ化リチウム(LiF)、酸化リ
チウム(LiOx)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF)、フッ
化エルビウム(ErF)など)の膜と積層することによって、仕事関数の大小に関わら
ず、Al、Ag、ITO、ケイ素若しくは酸化ケイ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陰極として用いることができる。これら導電性材料は、スパッタ
リング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。
正孔注入層111は、陽極に接して設けられ、正孔注入性の高い物質を含む層である。
モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガ
ン酸化物等を用いることができる。この他、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系の化合物、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,
N’−ビス{4−[ビス(3−メチルフェニル)アミノ]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:DNTPD)等の芳香族
アミン化合物、或いはポリ(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)等の高分子等によっても正孔注入層111を形成することがで
きる。
また、正孔注入層111として、正孔輸送性の高い物質に当該正孔輸送性の高い物質に
対してアクセプター性を示す物質を含有させた複合材料を用いることもできる。なお、正
孔輸送性の高い物質にアクセプター性を示す物質を含有させた複合材料を陽極に接して形
成することにより、仕事関数に依らず陽極を形成する材料を選ぶことができる。つまり、
陽極を構成する材料として仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小さい材料も用
いることができる。アクセプター性を示す物質としては、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用いることもできる。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。
複合材料に用いる正孔輸送性の高い物質としては、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。
例えば、芳香族アミン化合物としては、N,N’−ジ(p−トリル)−N,N’−ジフ
ェニル−p−フェニレンジアミン(略称:DTDPPA)、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
,N’−ビス{4−[ビス(3−メチルフェニル)アミノ]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: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)等を挙げることができる。
複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、具体的には、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)等を挙げることができる。
また、複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、他に、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−(10−フェニル−
9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)、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を用
いることができる。
また、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素としては、例えば、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)、9,1
0−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−BuAn
th)、9,10−ビス(4−メチル−1−ナフチル)アントラセン(略称:DMNA)
、2−tert−ブチル−9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]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、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、10,1
0’−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)ペリレン等が挙げられる。ま
た、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、1×10−6
cm/Vs以上の正孔移動度を有し、炭素数14〜42である芳香族炭化水素を用いる
ことがより好ましい。
複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビ
ニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、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)等が挙げられる。
また、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)やポリ(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)等の高分子化合物を用いることも
できる。
なお、このような複合材料からなる層は、その膜厚が厚くても薄くても駆動電圧の変化が
ほとんど無いことから、発光層113から発する光の取り出し効率や指向性などを制御す
るための光学設計を行う際に非常に好適に用いることができる。
正孔輸送層112は正孔輸送性の高い物質を用いて形成する。正孔輸送性の高い物質と
しては、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)や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’,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−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:BPAFL
P)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。また、上述の複合材料における
正孔輸送性の高い物質として挙げた有機化合物も正孔輸送層112に用いることができる
。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として、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)や
ポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)等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で示したイリジウム錯体を発光物質となるゲスト材料とし
て含み、このイリジウム錯体よりも三重項励起エネルギーの大きい物質をホスト材料とし
て用いて形成される層である。
上記イリジウム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)としては
、例えば、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:TPA
Qn)、NPBのようなアリールアミン骨格を有する化合物の他、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:Znp
)、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:Zn
(BOX))、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:Al
)等の金属錯体が好ましい。また、PVKのような高分子化合物を用いることもでき
る。
なお、発光層113において、上述したイリジウム錯体(ゲスト材料)とホスト材料とを
含んで形成することにより、発光層113からは、発光効率の高い緑から青色のりん光発
光を得ることができる。
電子輸送層114は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層114には、A
lq、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)、B
Alq、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))などの金属錯体を用いることができる。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−ter
t−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−EtTA
Z)、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:Bz
Os)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114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、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)等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれら
の化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウム(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(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、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。
上述した発光素子は、第1の電極101および第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および第2の電極103のいずれか一方または両
方を通って外部に取り出される。従って、第1の電極101および第2の電極103のい
ずれか一方、または両方が透光性を有する電極となる。
以上により説明した発光素子は、実施の形態1に記載のイリジウム錯体に基づくりん光発
光が得られることから、蛍光性化合物を用いた発光素子に比べて、高効率な発光素子を実
現することができる。
なお、本実施の形態で示した発光素子は、実施の形態1で説明したイリジウム錯体を適用
して作製される発光素子の一例である。また、上記発光素子を備えた発光装置の構成とし
ては、パッシブマトリクス型の発光装置やアクティブマトリクス型の発光装置の他、別の
実施の形態で説明する上記とは別の構造を有する発光素子を備えたマイクロキャビティー
構造の発光装置などを作製することができ、これらは、いずれも本発明に含まれるものと
する。
なお、アクティブマトリクス型の発光装置の場合において、TFT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TFTを適宜用いることができる。また、TF
T基板に形成される駆動用回路についても、N型およびP型のTFTからなるものでもよ
いし、N型のTFTまたはP型のTFTのいずれか一方のみからなるものであってもよい
。さらに、TFT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、その他、酸化物半導体膜等を用いることができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いる
ことができるものとする。
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様として、りん光性イリジウム錯体に加え、他の2種類
以上の有機化合物を発光層に用いた発光素子について説明する。
本実施の形態に示す発光素子は、図2に示すように一対の電極(第1の電極201、及び
第2の電極202)間にEL層203を有する構造である。なお、EL層203には、少
なくとも発光層204を有し、その他、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入
層などが含まれていても良い。なお、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層
は、それぞれ、実施の形態2に示した正孔注入層111、正孔輸送層112、電子輸送層
114、電子注入層115と同様の物質を用いることができる。
なお、本実施の形態において、第1の電極201は、陽極として機能する電極であり、第
2の電極202は陰極として機能する電極である。なお、第1の電極201および第2の
電極202は、実施の形態2に示した第1の電極101、及び第2の電極103とにそれ
ぞれ対応する。
また、本実施の形態に示す発光層204には、実施の形態1に示したイリジウム錯体を用
いたりん光性化合物205、第1の有機化合物206、および第2の有機化合物207が
含まれている。なお、りん光性化合物205は、発光層204におけるゲスト材料である
。また、第1の有機化合物206、および第2の有機化合物207のうち発光層204に
含まれる割合の多い方を発光層204におけるホスト材料とする。
発光層204において、上記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。
第1の有機化合物206及び第2の有機化合物207、それぞれの三重項励起エネルギ
ー準位(T1準位)は、りん光性化合物205のT1準位よりも高いことが好ましい。第
1の有機化合物206、や第2の有機化合物207のT1準位がりん光性化合物205の
T1準位よりも低いと、発光に寄与するりん光性化合物205の三重項励起エネルギーが
第1の有機化合物206や第2の有機化合物207に移動してしまい、発光効率の低下を
招くためである。
ここで、ホスト材料の発光スペクトル(蛍光スペクトル、りん光スペクトル)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)はそ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、蛍
光発光は、りん光発光より高いエネルギー準位からの発光であるため、蛍光スペクトルが
ゲスト材料の最も長波長側の吸収スペクトルに近接するような波長にあるホスト材料のT
1準位は、ゲスト材料のT1準位を下回ってしまうからである。
そこで本実施の形態においては、第1の有機化合物206、および第2の有機化合物20
7は、励起錯体(エキサイプレックスとも言う)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204におけるキャリア(電子及びホール)の再結合の際に第1
の有機化合物206と第2の有機化合物207は、電子及び正孔の再結合によってエネル
ギーを得ると、励起錯体を形成する。励起錯体からの蛍光発光は、第1の有機化合物20
6単体、及び第2の有機化合物207単体の蛍光スペクトルより長波長側にスペクトルを
有する発光となるため、第1の有機化合物及び第2の有機化合物のT1準位をゲスト材料
のT1準位より高く保ったまま、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。
りん光性化合物205としては、実施の形態1で示したりん光性有機金属イリジウム錯体
を用いる。また、第1の有機化合物206及び第2の有機化合物207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、ホール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。
電子を受け取りやすい化合物としては、例えば、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−[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:7mDBTP
DBq−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)が挙げられる。
ホールを受け取りやすい化合物としては、例えば、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)、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:PC
A2B)、N−(9,9−ジメチル−2−N’,N’−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)、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−(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:PC
zPCA1)、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:PC
zDPA2)、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)、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)が挙げられる。
上述した第1の有機化合物206及び第2の有機化合物207は、これらに限定されるこ
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、りん光
性化合物205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、りん
光性化合物205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ホールを受け取りやすい化合物で第1の有機化合物
206と第2の有機化合物207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、第1の有機化合物206:第2の有機化合物20
7=1:9〜9:1の範囲が好ましい。
本実施の形態で示した発光素子は、励起錯体の発光スペクトルとりん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。
なお、本発明に含まれる別の構成として、ゲスト材料であるりん光性化合物205と、他
の2種類の有機化合物として、正孔トラップ性のホスト分子、および電子トラップ性のホ
スト分子を用いて発光層204を形成し、2種類のホスト分子中に存在するゲスト分子に
正孔と電子を導いて、ゲスト分子を励起状態とする現象(すなわち、Guest Cou
pled with Complementary Hosts:GCCH)が得られる
ように発光層204を形成する構成も可能である。
この時、正孔トラップ性のホスト分子、および電子トラップ性のホスト分子としては、そ
れぞれ、上述した正孔を受け取りやすい化合物、および電子を受け取りやすい化合物を用
いることができる。
上記発光素子を備えた発光装置の構成としては、パッシブマトリクス型の発光装置やア
クティブマトリクス型の発光装置の他、別の実施の形態で説明する上記とは別の構造を有
する発光素子を備えたマイクロキャビティー構造の発光装置などを作製することができ、
これらは、いずれも本発明に含まれるものとする。
なお、アクティブマトリクス型の発光装置の場合において、TFT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TFTを適宜用いることができる。また、TF
T基板に形成される駆動用回路についても、N型およびP型のTFTからなるものでもよ
いし、N型のTFTまたはP型のTFTのいずれか一方のみからなるものであってもよい
。さらに、TFT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、その他、酸化物半導体膜等を用いることができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いる
ことができるものとする。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様として、電荷発生層を挟んでEL層を複数有する構造
の発光素子(以下、タンデム型発光素子という)について説明する。
本実施の形態に示す発光素子は、図3(A)に示すように一対の電極(第1の電極301
および第2の電極304)間に、複数のEL層(第1のEL層302(1)、第2のEL
層302(2))を有するタンデム型発光素子である。
本実施の形態において、第1の電極301は、陽極として機能する電極であり、第2の電
極304は陰極として機能する電極である。なお、第1の電極301および第2の電極3
04は、実施の形態2に示した第1の電極101、及び第2の電極103と同様な構成を
用いることができる。
また、複数のEL層(第1のEL層302(1)、第2のEL層302(2))は、実施
の形態2または実施の形態3で示したEL層と同様な構成であっても良いが、いずれかが
同様の構成であっても良い。すなわち、第1のEL層302(1)と第2のEL層302
(2)は、同じ構成であっても異なる構成であってもよく、すくなくとも一方が実施の形
態2または実施の形態3と同様な構成を有する。また、第1のEL層302(1)と第2
のEL層302(2)の構成が異なる場合、一方が実施の形態2または実施の形態3と同
様な構成を有していれば、他方はその他の公知の構成でも良い。
複数のEL層(第1のEL層302(1)、第2のEL層302(2))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301と第2の電極3
04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。本実施の形態では第1の電極301が陽極で、第2の電極304が陰
極であるため、電荷発生層305から第1のEL層302(1)に電子が注入され、第2
のEL層302(2)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、可視光に対して透光性を有する
(具体的には、電荷発生層305に対する可視光の透過率が、40%以上である)ことが
好ましい。また、電荷発生層305は、第1の電極301や第2の電極304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に電子受容体(アクセプター)が添加
された構成(実施の形態2で説明した複合材料)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: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。
なお、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しては、実施の形
態2で既に説明した複合材料がそれに当てはまり、同様の構成を用いることができるが、
その説明は繰り返しとなるため割愛する。実施の形態2における複合材料の説明を参照さ
れたい。
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、BA
lqなど、キノリン骨格また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、アルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類金属また
は元素周期表における第2、13族に属する金属およびその酸化物、炭酸塩を用いること
ができる。具体的には、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、マグネシウム(Mg)、
カルシウム(Ca)、イッテルビウム(Yb)、インジウム(In)、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。
図3(A)においては、EL層を2層有する発光素子について説明したが、図3(B)に
示すように、n層(ただし、nは、3以上の自然数)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
電極間に複数のEL層を有する場合、EL層とEL層との間に電荷発生層を配置すること
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、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
られた光と混合すると、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と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、本発明の一態様である発光装置として実施の形態1で説明したイリジ
ウム錯体を用いた発光装置について説明する。
本実施の形態に示す発光装置は、一対の電極間での光の共振効果を利用した微小光共振器
(マイクロキャビティー)構造を有しており、図4に示す様に一対の電極(反射電極40
1及び半透過・半反射電極402)間に少なくともEL層405を有する構造である発光
素子を複数、有している。また、EL層405は、少なくとも発光領域となる発光層40
4を有し、その他、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層など
が含まれていても良い。なお、発光層404には、実施の形態1で説明したイリジウム錯
体が含まれている。
本実施の形態では、図4に示すように構造の異なる発光素子(第1の発光素子410R、
第2の発光素子410G、第3の発光素子410B)を有した発光装置について説明する
第1の発光素子410Rは、反射電極401上に第1の透明導電層403aと、EL層4
05と、半透過・半反射電極402と、が順次積層された構造を有する。また、第2の発
光素子410Gは、反射電極401上に第2の透明導電層403bと、EL層405と、
半透過・半反射電極402と、が順次積層された構造を有する。また、第3の発光素子4
10Bは、反射電極401上にEL層405と、半透過・半反射電極402と、が順次積
層された構造を有する。
なお、上記発光素子(第1の発光素子410R、第2の発光素子410G、及び第3の発
光素子410B)において、反射電極401、EL層405、半透過・半反射電極402
は共通である。
また、EL層405には、第1の発光層404Bと、第2の発光層404Gと、第3の発
光層404Rとが含まれている。なお、第1の発光層404Bは、波長λ近辺にピーク
を有する光を発光し、第2の発光層404Gは、波長λ近辺にピークを有する光を発光
し、第3の発光層404Rは波長λ近辺にピークを有する光を発光するものとする。い
ずれの発光素子(第1の発光素子410R、第2の発光素子410G、第3の発光素子4
10B)からも、第1の発光層404B、第2の発光層404G、および第3の発光層4
04Rからの発光が重ね合わされた光が得られる。なお、波長は、λ<λ<λとな
る関係であるとする。
本実施の形態に示す各発光素子は、それぞれ反射電極401と半透過・半反射電極402
との間にEL層405を挟んでなる構造を有しており、EL層405に含まれる各発光層
から全方向に射出される発光は、その一部が反射電極401と半透過・半反射電極402
とによって反射され、共振する。なお、反射電極401は、反射性を有する導電性材料に
より形成され、その膜に対する可視光の反射率が40%〜100%、好ましくは70%〜
100%であり、かつその抵抗率が1×10−2Ωcm以下の膜であるとする。また、半
透過・半反射電極402は、反射性および光透過性を有する導電性材料により形成され、
その膜に対する可視光の反射率が20%〜80%、好ましくは40%〜70%であり、か
つその抵抗率が1×10−2Ωcm以下の膜であるとする。
また、本実施の形態では、各発光素子で、第1の発光素子410Rと第2の発光素子41
0Gにそれぞれ設けられた透明導電層(第1の透明導電層403a、第2の透明導電層4
03b)の厚みを変えることにより、発光素子毎に反射電極401と半透過・半反射電極
402の間の光学的距離を変えている。つまり、各発光素子が発するブロードな光は、各
素子が担当する色毎に異なる共振波長で共振されることによって、色毎に異なる波長の光
が強められて取り出される。
なお、光学的距離(光路長ともいう)とは、実際の距離に屈折率をかけたものであり、本
実施の形態においては、実膜厚にn(屈折率)をかけたものを表している。すなわち、「
光学的距離=実膜厚×n」である。
また、第1の発光素子410Rでは、反射電極401から半透過・半反射電極402まで
の光学的距離をmλ/2(ただし、mは1以上の自然数)、第2の発光素子410Gで
は、反射電極401から半透過・半反射電極402までの光学的距離をmλ/2(ただ
し、mは1以上の自然数)、第3の発光素子410Bでは、反射電極401から半透過・
半反射電極402までの光学的距離をmλ/2(ただし、mは1以上の自然数)として
いる。つまり、取り出したい光の波長をλとすると、共振させるための光学的波長は、m
λ/2(ただし、mは1以上の自然数)とすれば良い。
以上より、第1の発光素子410Rからは、主としてEL層405に含まれる第3の発光
層404Rで発光した光(λ)が強められて取り出され、第2の発光素子410Gから
は、主としてEL層405に含まれる第2の発光層404Gで発光した光(λ)が強め
られて取り出され、第3の発光素子410Bからは、主としてEL層405に含まれる第
1の発光層404Bで発光した光(λ)が強められて取り出される。なお、各発光素子
から取り出される光は、半透過・半反射電極402側からそれぞれ射出される。
なお、上記構成において、反射電極401から半透過・半反射電極402までの光学的
距離は、厳密には反射電極401における反射領域から半透過・半反射電極402におけ
る反射領域までの距離である。しかし、反射電極401や半透過・半反射電極402にお
ける反射領域の位置を厳密に決定することは困難であるため、反射電極401と半透過・
半反射電極402の任意の位置を反射領域と仮定することで充分に上述の効果を得ること
ができる。
また、第1の発光素子410Rにおいて、第3の発光層404Rからの発光のうち、最
初に反射電極401によって反射されて戻ってきた光(第1の反射光)は、第3の発光層
404Rから半透過・半反射電極402に直接入射する光(第1の入射光)と大きな干渉
を起こすため、反射電極401と第3の発光層404Rの光学的距離を(2n−1)λ
/4(ただし、nは1以上の自然数)に調節することが好ましい。当該光学的距離を
調節することにより、第1の反射光と第1の入射光との位相を合わせ、第3の発光層40
4Rからの発光をより増幅させることができる。
なお、反射電極401と第3の発光層404Rとの光学的距離とは、厳密には反射電極4
01における反射領域と第3の発光層404Rにおける発光領域との光学的距離というこ
とができる。しかし、反射電極401における反射領域や第3の発光層404Rにおける
発光領域の位置を厳密に決定することは困難であるため、反射電極401と第3の発光層
404Rの任意の位置を、それぞれ反射領域、発光領域と仮定することで充分に上述の効
果を得ることができるものとする。
次に、波長λの発光を呈する第2の発光素子410G、波長λの発光を呈する発光素
子410Bに関しても同様に光学的距離を調節することによって、それぞれの発光素子か
らの発光を増幅させることができる。
なお、上記構成において、いずれの発光素子もEL層に複数の発光層を有する構造を有し
ているが、本発明はこれに限られることはなく、例えば、実施の形態4で説明したタンデ
ム型発光素子の構成と組み合わせて、一つの発光素子に電荷発生層を挟んで複数のEL層
を設け、それぞれのEL層に単数もしくは複数の発光層を形成する構成としてもよい。
本実施の形態で示した発光装置は、マイクロキャビティー構造を有しており、異なる発光
素子が同じEL層を共有していても発光素子ごとに異なる波長の光を取り出すことができ
るためRGBの塗り分けが不要となる。従って、高精細化を実現することが容易となる。
また、同時にカラーフィルタを用いることによって、より色純度の高い発光を得ることが
でき、色再現性が豊かな発光装置とすることができる。また、特定波長の正面方向の発光
強度を強めることが可能となるため、低消費電力化を図ることができる。この構成は、3
色以上の画素を用いたカラーディスプレイ(画像表示装置)に適用する場合に、特に有用
であるが、照明などの用途に用いても良い。
(実施の形態6)
本実施の形態では、実施の形態1で説明したイリジウム錯体を発光層に用いた発光素子を
有する発光装置について説明する。
また、上記発光装置は、パッシブマトリクス型の発光装置でもアクティブマトリクス型の
発光装置でもよい。なお、本実施の形態に示す発光装置には、他の実施形態で説明した発
光素子を適用することが可能である。
本実施の形態では、アクティブマトリクス型の発光装置について図5を用いて説明する。
なお、図5(A)は発光装置を示す上面図であり、図5(B)は図5(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501上に設けられた画素部502と、駆動回路部(ソース線駆動回路)503
と、駆動回路部(ゲート線駆動回路)504と、を有する。画素部502、駆動回路部5
03、及び駆動回路部504は、シール材505によって、素子基板501と封止基板5
06との間に封止されている。
また、素子基板501上には、駆動回路部503、及び駆動回路部504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507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)508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5(B)を用いて説明する。素子基板501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、ソース線駆動回路である駆動回路部503と
、画素部502が示されている。
駆動回路部503はnチャネル型TFT509とpチャネル型TFT510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502はスイッチング用TFT511と、電流制御用TFT512と電流制
御用TFT512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1の電
極513とを含む複数の画素により形成される。なお、第1の電極513の端部を覆って
絶縁物514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514の上端部
また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
514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514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
514として、ネガ型の感光性樹脂、或いはポジ型の感光性樹脂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。
第1の電極513上には、EL層515及び第2の電極516が積層形成されている。E
L層515は、少なくとも発光層が設けられており、発光層には、実施の形態1で説明し
たイリジウム錯体が含まれている。また、EL層515には、発光層の他に正孔注入層、
正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層等を適宜設けることができる。
また、第1の電極513、EL層515及び第2の電極516との積層構造で、発光素子
517が形成されている。第1の電極513、EL層515及び第2の電極516に用い
る材料としては、実施の形態2に示す材料を用いることができる。また、ここでは図示し
ないが、第2の電極516は外部入力端子であるFPC508に電気的に接続されている
なお、本実施の形態において、第1の電極513は、陽極として機能する電極であり、第
2の電極516は、陰極として機能する電極である。
また、図5(B)に示す断面図では発光素子517を1つのみ図示しているが、画素部5
02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50
2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505で封止基板506を素子基板501と貼り合わせることにより、
素子基板501、封止基板506、およびシール材505で囲まれた空間518に発光素
子517が備えられた構造になっている。なお、空間518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505で充填される構成も含むものとする。
なお、シール材505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506に
用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass−Rein
forced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエステルま
た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7)
本実施の形態では、実施の形態1で説明したイリジウム錯体を適用して作製された発光装
置を用いて完成させた様々な電子機器の一例について、図6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。これらの電子機器の具体例を図6に示す。
図6(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6(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6(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7
304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6
(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731
1(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730
4および表示部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6(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6(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6(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6(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74
02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。
以上のようにして、実施の形態1で説明したイリジウム錯体を適用して作製された発光装
置を適用して電子機器を得ることができる。当該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と適宜組み合わせて用い
ることができる。
(実施の形態8)
本実施の形態では、実施の形態1で説明したイリジウム錯体を含む発光装置を適用した照
明装置の一例について、図7を用いて説明する。
図7は、発光装置を室内の照明装置8001として用いた例である。なお、発光装置は大
面積化も可能であるため、大面積の照明装置を形成することもできる。その他、曲面を有
する筐体を用いることで、発光領域が曲面を有する照明装置8002を形成することもで
きる。本実施の形態で示す発光装置に含まれる発光素子は薄膜状であり、筐体のデザイン
の自由度が高い。したがって、様々な意匠を凝らした照明装置を形成することができる。
さらに、室内の壁面に大型の照明装置8003を備えても良い。
また、発光装置をテーブルの表面に用いることによりテーブルとしての機能を備えた照明
装置8004とすることができる。なお、その他の家具の一部に発光装置を用いることに
より、家具としての機能を備えた照明装置とすることができる。
以上のように、発光装置を適用した様々な照明装置が得られる。なお、これらの照明装置
は本発明の一態様に含まれるものとする。
また、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と適宜組み合わせて用い
ることができる。
(実施の形態9)
実施の形態1で説明したイリジウム錯体を含む発光素子は、自動車のフロントガラスや
ダッシュボードにも搭載することができる。図8に、実施の形態1で説明したイリジウム
錯体を含む発光素子を自動車のフロントガラスやダッシュボードに用いる一態様を示す。
表示5000乃至表示5005は実施の形態1で説明したイリジウム錯体を含む発光素子
を用いて設けられた表示である。
表示5000と表示5001は自動車のフロントガラスに設けられた実施の形態1で説
明したイリジウム錯体を含む発光素子を搭載した表示装置である。実施の形態1で説明し
たイリジウム錯体を含む発光素子は、第1の電極と第2の電極を透光性を有する電極で作
製することによって、反対側が透けて見える、いわゆるシースルー状態の表示装置とする
ことができる。シースルー状態の表示であれば、自動車のフロントガラスに設置したとし
ても、視界の妨げになることなく設置することができる。なお、駆動のためのトランジス
タなどを設ける場合には、有機半導体材料による有機トランジスタや、酸化物半導体を用
いたトランジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いると良い。
表示5002はピラー部分に設けられた実施の形態1で説明したイリジウム錯体を含む
発光素子を搭載した表示装置である。表示5002には、車体に設けられた撮像手段から
の映像を映し出すことによって、ピラーで遮られた視界を補完することができる。また、
同様に、ダッシュボード部分に設けられた表示5003は車体によって遮られた視界を、
自動車の外側に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、死角を補い、安
全性を高めることができる。見えない部分を補完するように映像を映すことによって、よ
り自然に違和感なく安全確認を行うことができる。
表示5004や表示5005はナビゲーション情報、スピードメーターやタコメーター
、走行距離、給油量、ギア状態、エアコンの設定など、その他様々な情報を提供すること
ができる。表示は使用者の好みに合わせて適宜その表示項目やレイアウトを変更すること
ができる。なお、これら情報は表示5000乃至表示5003にも設けることができる。
また、表示5000乃至表示5005は照明装置として用いることも可能である。
実施の形態1で説明したイリジウム錯体を含む発光素子は、発光効率の高い発光素子と
することができ、消費電力が小さい発光素子である。また、安価に製造できる発光素子で
ある。このことから、表示5000乃至表示5005のような大きな画面を数多く設けて
も、バッテリーに負荷をかけることが少なく、快適に使用することができることから実施
の形態1で説明したイリジウム錯体を含む発光素子を用いた発光装置または照明装置は、
車載用の発光装置又は照明装置として好適に用いることができる。また、安価にそれら発
光装置、照明装置を搭載することが可能となる。
図9(A)及び図9(B)は2つ折り可能なタブレット型端末の一例である。図9(A
)は、開いた状態であり、タブレット型端末は、筐体9630、表示部9631a、表示
部9631b、表示モード切り替えスイッチ9034、電源スイッチ9035、省電力モ
ード切り替えスイッチ9036、留め具9033、操作スイッチ9038、を有する。な
お、当該タブレット端末は、実施の形態1で説明したイリジウム錯体を含む発光素子を備
えた発光装置を表示部9631a、表示部9631bの一方又は両方に用いることにより
作製される。
表示部9631aは、一部をタッチパネル領域9632aとすることができ、表示され
た操作キー9637にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部963
1aにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領域
がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部963
1aの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部96
31aの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部9631bを表示
画面として用いることができる。
また、表示部9631bにおいても表示部9631aと同様に、表示部9631bの一
部をタッチパネル領域9632bとすることができる。また、タッチパネルのキーボード
表示切り替えボタン9639が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれることで
表示部9631bにキーボードボタンを表示することができる。
また、タッチパネル領域9632aとタッチパネル領域9632bに対して同時にタッ
チ入力することもできる。
また、表示モード切り替えスイッチ9034は、縦表示または横表示などの表示の向き
を切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替え
スイッチ9036は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検出される使用時の外
光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光セ
ンサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置
を内蔵させてもよい。
また、図9(A)では表示部9631bと表示部9631aの表示面積が同じ例を示し
ているが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表示
の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネル
としてもよい。
図9(B)は、閉じた状態であり、本実施の形態におけるタブレット型端末では、筐体
9630、太陽電池9633、充放電制御回路9634、バッテリー9635、DCDC
コンバータ9636を備える例を示す。なお、図9(B)では充放電制御回路9634の
一例としてバッテリー9635、DCDCコンバータ9636を有する構成について示し
ている。
なお、タブレット型端末は2つ折り可能なため、未使用時に筐体9630を閉じた状態
にすることができる。従って、表示部9631a、表示部9631bを保護できるため、
耐久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。
また、この他にも図9(A)及び図9(B)に示したタブレット型端末は、様々な情報
(静止画、動画、テキスト画像など)を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを
表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入力
機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、等を有すること
ができる。
タブレット型端末の表面に装着された太陽電池9633によって、電力をタッチパネル
、表示部、または映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池9633は
、筐体9630の一面または二面に設けられていると効率的なバッテリー9635の充電
を行う構成とすることができるため好適である。
また、図9(B)に示す充放電制御回路9634の構成、及び動作について図9(C)
にブロック図を示し説明する。図9(C)には、太陽電池9633、バッテリー9635
、DCDCコンバータ9636、コンバータ9638、スイッチSW1乃至SW3、表示
部9631について示しており、バッテリー9635、DCDCコンバータ9636、コ
ンバータ9638、スイッチSW1乃至SW3が、図9(B)に示す充放電制御回路96
34に対応する箇所となる。
まず外光により太陽電池9633により発電がされる場合の動作の例について説明する
。太陽電池で発電した電力は、バッテリー9635を充電するための電圧となるようDC
DCコンバータ9636で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部9631の動作に
太陽電池9633で発電された電力が用いられる際にはスイッチSW1をオンにし、コン
バータ9638で表示部9631に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また
、表示部9631での表示を行わない際には、SW1をオフにし、SW2をオンにしてバ
ッテリー9635の充電を行う構成とすればよい。
なお、太陽電池9633については、発電手段の一例として示したが、発電手段は特に
限定されず、圧電素子(ピエゾ素子)や熱電変換素子(ペルティエ素子)などの他の発電
手段によってバッテリー9635の充電を行う構成であってもよい。無線(非接触)で電
力を送受信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて
行う構成としてもよく、発電手段を有さなくとも良い。
また、上記表示部9631を具備していれば、図9に示した形状のタブレット型端末に
限定されない。
≪合成例1≫
本実施例では、実施の形態1で説明したトリス{2−[4−(1−アダマンチル)−3−
メチル−4H−1,2,4−トリアゾール−5−イル−κN]フェニル−κC}イリジウ
ム(III)(略称:[Ir(Mptz−Adm1)])(構造式(101))の合成
方法について説明する。[Ir(Mptz−Adm1)]の構造を以下に示す。
<ステップ1:N−(1−アダマンチル)ベンズアミドの合成>
1−アダマンタンアミン塩酸塩15.0g(80mmol)、トリエチルアミン16.
2g(160mmol)、テトラヒドロフラン(THF)250mLを500mL三ツ口
フラスコに入れ撹拌した。この混合溶液に、氷冷下ベンゾイルクロリド11.2g(80
mmol)とTHF50mLの混合溶液を滴下し、室温で6日間撹拌した。撹拌後、この
混合物をクロロホルムに溶かし、水、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、水層と有機層とを分離し、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で洗浄して、白色固体を15.0g、収率73%で得た。核磁気共
鳴法(NMR)により得られた白色固体がN−(1−アダマンチル)ベンズアミドである
ことを確認した。ステップ1の合成スキームを下記式(a−1)に示す。
<ステップ2:N−(1−アダマンチル)ベンゼンカルボチオアミドの合成>
ステップ1で得られたN−(1−アダマンチル)ベンズアミド14.9g(58mmo
l)、2,4−ビス(4−メトキシフェニル)−1,3−ジチア−2,4−ジホスフェタ
ン 2,4−ジスルフィド(Lawesson試薬)11.8g(29mmol)、トル
エン120mLを500mL三ツ口フラスコに入れ、120℃で7時間加熱還流した。撹
拌後、析出した固体を吸引ろ過し、トルエンで洗浄して、黄色固体を12.5g、収率7
9%で得た。HNMR測定により得られた黄色固体がN−(1−アダマンチル)ベンゼ
ンカルボチオアミドであることを確認した。ステップ2の合成スキームを下記式(b−1
)に示す。
<ステップ3:N−[(エチルスルファニル)フェニルメチリデン]−1−アダマンタン
アミンの合成>
ナトリウムエトキシド3.1g(46mmol)、ステップ2で得られたN−(1−ア
ダマンチル)ベンゼンカルボチオアミド13g(46mmol)を300mL三口フラス
コに入れ、エタノール80mLを加えて、室温で3時間撹拌した。撹拌後、この混合物に
ヨードエタン3.7mLを加え、60℃で5時間撹拌した。撹拌後、さらにこの混合物に
エタノール40mLを加え、60℃で9時間撹拌した。撹拌後、エタノールを留去して黄
色固体を得た。この黄色固体をジクロロメタンに溶かし、水、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、有機層と水層を分離し、有機層に無水硫酸マグネ
シウムを加えて乾燥した。この混合物を自然ろ過し、得られたろ液を濃縮して黄色固体を
11g、収率78%で得た。ガスクロマトグラフ質量分析(GC−MS)により得られた
黄色固体の分子量が目的物であるN−[(エチルスルファニル)フェニルメチリデン]−
1−アダマンタンアミンと同じ299であることを確認した。ステップ3の合成スキーム
を下記式(c−1)に示す。
<ステップ4:4−(1−アダマンチル)−3−メチル−5−フェニル−4H−1,2,
4−トリアゾールの合成>
ステップ3で得られたN−[(エチルスルファニル)フェニルメチリデン]−1−アダ
マンタンアミン5.4g(18mmol)、アセトヒドラジド1.3g(18mmol)
、1−ブタノール30mLを200mL三口フラスコに入れ、窒素気流下、130℃で1
6時間加熱還流した。反応溶液を濃縮し、残渣を得た。この残渣をシリカゲルカラムクロ
マトグラフィーにより精製した。展開溶媒には酢酸エチルを用いた。得られたフラクショ
ンを濃縮して油状物を得た。この油状物をジクロロメタンで抽出し、得られた抽出溶液を
水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。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、ろ液を濃縮して白色固体を得た。こ
の固体に酢酸エチルとヘキサンの混合溶媒を加え、吸引ろ過をして白色固体0.63g、
収率12%で得た。HNMR測定により得られた白色固体が4−(1−アダマンチル)
−3−メチル−5−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾールであることを確認した。
ステップ4の合成スキームを下記式(d−1)に示す。
<ステップ5:トリス{2−[4−(1−アダマンチル)−3−メチル−4H−1,2,
4−トリアゾール−5−イル−κN]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:[
Ir(Mptz−Adm1)])の合成>
4−(1−アダマンチル)−3−メチル−5−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾ
ール1.3g(4.3mmol)、トリス(アセチルアセトナト)イリジウム(III)
0.420g(0.859mmol)を、三方コックを付けた反応容器に入れ、250℃
にて84時間加熱した。得られた反応混合物をジクロロメタンに溶解し、アルミナカラム
クロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒には、ジクロロメタンを用いた。得られた
フラクションを濃縮して、固体を得た。得られた固体に酢酸エチルを少量加えて、吸引ろ
過したところ白色固体を0.1g得た。得られた固体は不純物が含まれていたので、シリ
カ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:ヘキサン
=1:1の混合溶媒を用いた。得られたフラクションを濃縮して、固体を得た。得られた
固体に酢酸エチルを少量加えて、吸引ろ過したところ淡黄色固体を40mg、収率4%で
得た。ステップ5の合成スキームを下記式(e−1)に示す。
得られた淡黄色固体を核磁気共鳴法(NMR)により測定した。以下に測定データを示す
H−NMR.δ(CDCl):1.75(br,18H),2.00(s,9H)
,2.21−2.25(br,27H),6.57(d,3H),6.71(t,3H)
,6.81(t,3H),7.51(d,3H)
また、H NMRチャートを図10(A)、(B)に示す。なお、図10(B)は,図
10(A)における6.5ppm−7.75ppmの範囲を拡大して表したチャートであ
る。測定結果から、目的物である[Ir(Mptz−Adm1)]が得られたことを確
認した。
次に、熱重量測定−示差熱分析(TG−DTA:Thermogravimetry−
Differential Thermal Analysis)を行った。測定は、示
差熱熱重量同時測定装置(セイコーインスツル株式会社製,TG/DTA 320型)に
より行った。これによると[Ir(Mptz−Adm1)]の5%重量減少温度(測定
開始時における重量に対して95%の重量となる温度)は大気圧で473℃、高真空で3
67℃であった(昇温速度10℃/min)。
続いて、[Ir(Mptz−Adm1)]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(0.11mmol/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(0.11mmol/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、縦軸は吸収強度および発光強度を表す。なお、図11に示す吸収スペクトルは
、ジクロロメタン溶液(0.11mmol/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に示す通り、本発明のイリジウム錯体[Ir(Mptz−Adm1)]は、43
1、464nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは緑色の発光が観測
された。
≪合成例2≫
本実施例では、実施の形態1で構造式(100)として示したトリス{2−[4−(2−
アダマンチル)−3−メチル−4H−1,2,4−トリアゾール−5−イル−κN]フェ
ニル−κC}イリジウム(III)(略称:[Ir(Mptz−Adm2)])の合成
方法について説明する。[Ir(Mptz−Adm2)]の構造を以下に示す。
<ステップ1:N−(2−アダマンチル)ベンズアミドの合成>
原料の2−アダマンタンアミン塩酸塩は60.0g(321mmol)を20gずつ、
3バッチに分け、以下のような条件で反応させた。2−アダマンタンアミン塩酸塩20.
0g(107mmol)、トリエチルアミン21.7g(214mmol)、テトラヒド
ロフラン(THF)300mLを500mL三ツ口フラスコに入れ撹拌した。この混合溶
液に、氷冷下ベンゾイルクロリド15.0g(107mmol)とTHF50mLの混合
溶液を滴下し、室温で24時間撹拌した。撹拌後、3バッチ分の反応溶液を水400ml
に注ぎ、30分間攪拌した。撹拌後、クロロホルムを1L加えて、有機層と水層を分液し
、有機層を水、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
と水層を分離し、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、ろ液を濃縮して固体を得た。この固体に少量のヘキサンを加えて、吸引ろ過
し、白色固体を77.8g、収率95%で得た。核磁気共鳴法(NMR)により得られた
白色固体がN−(2−アダマンチル)ベンズアミドであることを確認した。ステップ1の
合成スキームを下記式(a−2)に示す。
<ステップ2:N−(2−アダマンチル)ベンゼンカルボチオアミドの合成>
ステップ1で得られたN−(2−アダマンチル)ベンズアミド16.0g(64mmo
l)、2,4−ビス(4−メトキシフェニル)−1,3−ジチア−2,4−ジホスフェタ
ン 2,4−ジスルフィド(Lawesson試薬)13.0g(32mmol)、トル
エン100mLを500mL三ツ口フラスコに入れ、120℃で8時間加熱還流した。加
熱還流後、この反応溶液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
媒にはトルエンを用いた。得られたフラクションを濃縮して黄色固体を得た。得られた固
体をトルエンで再結晶し、目的物の黄色固体を14g、収率80%で得た。核磁気共鳴法
(NMR)により得られた黄色固体がN−(2−アダマンチル)ベンゼンカルボチオアミ
ドであることを確認した。ステップ2の合成スキームを下記式(b−2)に示す。
<ステップ3:N−[(エチルスルファニル)フェニルメチリデン]−2−アダマンタン
アミンの合成>
ナトリウムエトキシド8.4g(124mmol)、ステップ2で合成したN−(2−
アダマンチル)ベンゼンカルボチオアミド33.5gを500mL三口フラスコに入れ、
エタノール200mLを加えて、室温で12時間撹拌した。撹拌後、この混合物にヨード
エタン10.0mLを加え、60℃で8時間撹拌した。撹拌後、エタノールを留去して黄
色固体を得た。この固体をジクロロメタンに溶かし、水、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、有機層と水層を分離し、有機層に無水硫酸マグネシウ
ムを加えて乾燥した。この混合物を自然ろ過し、得られたろ液を濃縮して黄色固体を34
.2g、収率92%で得た。ガスクロマトグラフ質量分析(GC−MS)により得られた
黄色固体の分子量が目的物であるN−[(エチルスルファニル)フェニルメチリデン]−
2−アダマンタンアミンと同じ299であることを確認した。ステップ3の合成スキーム
を下記式(c−2)に示す。
<ステップ4:4−(2−アダマンチル)−3−メチル−5−フェニル−4H−1,2,
4−トリアゾールの合成>
ステップ3で合成したN−[(エチルスルファニル)フェニルメチリデン]−2−アダ
マンタンアミン34.2g(117mmol)、アセトヒドラジド8.6g(117mm
ol)、1−ブタノール90mLを500mL三口フラスコに入れ、窒素気流下、130
℃で26時間加熱還流した。反応溶液を濃縮し、個体を得た。この個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。展開溶媒には酢酸エチルを用いた。得られたフラ
クションを濃縮して油状物を得た。この油状物をジクロロメタンで抽出し、得られた抽出
溶液を水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。洗浄後、有機層と水層を分離し、
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
を濃縮して白色固体を得た。この固体に酢酸エチルとヘキサンの混合溶媒を加え、吸引ろ
過をして白色固体4.1g、収率12%で得た。核磁気共鳴法(NMR)により得られた
白色固体が4−(2−アダマンチル)−3−メチル−5−フェニル−4H−1,2,4−
トリアゾールであることを確認した。ステップ4の合成スキームを下記式(d−2)に示
す。
<ステップ5:トリス{2−[4−(2−アダマンチル)−3−メチル−4H−1,2,
4−トリアゾール−5−イル−κN]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:[
Ir(Mptz−Adm2)])の合成>
4−(2−アダマンチル)−3−メチル−5−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾ
ール4.1g(14.0mmol)、トリス(アセチルアセトナト)イリジウム(III
)1.37g(2.8mmol)を、三方コックを付けた反応容器に入れ、250℃にて
48時間加熱した。得られた反応混合物をジクロロメタンに溶解し、シリカカラムクロマ
トグラフィー(中性シリカ)により精製した。展開溶媒には、ジクロロメタン:ヘキサン
=1:1の混合溶媒を用いた。得られたフラクションを濃縮して、固体を得た。得られた
固体を、酢酸エチルを用いて再結晶し、黄色固体を78mg、収率3%で得た。ステップ
5の合成スキームを下記式(e−2)に示す。
得られた黄色固体を核磁気共鳴法(NMR)により測定した。以下に測定データを示す。
H−NMR.δ(CDCl):1.60−1.64(br,6H),1.71(s,
9H),1.80(br,6H),1.93−2.01(br,18H),2.17−2
.21(br,3H),2.36−2.41(br,6H),2.61−2.66(br
,3H),4.90(br,3H),6.68(d,3H),6.77(t,3H),6
.88(t,3H),7.31(d,3H)
また、H NMRチャートを図12(A)、(B)に示す。なお、図12(B)は、図
12(A)における6.5ppm−7.75ppmの範囲を拡大して表したチャートであ
る。測定結果から、目的物である[Ir(Mptz−Adm2)](略称)が得られた
ことを確認した。
次に、熱重量測定−示差熱分析(TG−DTA:Thermogravimetry−
Differential Thermal Analysis)を行った。測定は、示
差熱熱重量同時測定装置(セイコーインスツル株式会社製,TG/DTA 320型)に
より行った。これによると[Ir(Mptz−Adm2)]の5%重量減少温度(測定
開始時における重量に対して95%の重量となる温度)は大気圧で312℃、高真空で2
75℃であった(昇温速度10℃/min)。この結果から、[Ir(Mptz−Adm
2)]は良好な耐熱性及び適度な昇華性を有する材料であることが分かった。
続いて、[Ir(Mptz−Adm2)]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(0.13mmol/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(0.13mmol/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、縦軸は吸収強度および発光強度を表す。なお、図13に示す吸収スペクトルは
、ジクロロメタン溶液(0.13mmol/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に示す通り、実施の形態1で説明したイリジウム錯体[Ir(Mptz−Adm2
]は、459、487nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは青
色の発光が観測された。
以上のように、本実施例で合成した実施の形態1に記載のイリジウム錯体である[Ir
(Mptz−Adm2)]は青色のりん光を呈する発光物質である。なお、[Ir(M
ptz−Adm2)]の配位子のアダマンチル基がメチル基であるトリス(4,5−ジ
メチル−3−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト)イリジウム(III)(略称
:[Ir(Mptz−Me)])は錯体形成時の収率が非常に悪かった。
本実施例では、実施の形態1に記載のイリジウム錯体である、トリス{2−[4−(2
−アダマンチル)−3−メチル−4H−1,2,4−トリアゾール−5−イル−κN]フ
ェニル−κC}イリジウム(III)(略称:[Ir(Mptz−Adm2)])を発
光中心物質として用いた発光素子を作製した。本実施例で用いた有機化合物の分子構造を
以下に示す。
≪発光素子1及び比較発光素子1の作製≫
まず、第1の電極101として110nmの膜厚でケイ素を含むインジウム錫酸化物(
ITSO)が成膜されたガラス基板を用意した。ITSO表面は、2mm角の大きさで表
面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆った。この基板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
板を30分程度放冷した。
次に、第1の電極101が形成された面が下方となるように、基板を真空蒸着装置内に
設けられたホルダーに固定した。
真空装置内を10−4Paに減圧した後、上記構造式(i)で表される4,4’−ビス
(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)と酸化モリブデン(VI)とを、CB
P:酸化モリブデン=2:1(重量比)となるように共蒸着することにより、正孔注入層
111を形成した。膜厚は60nmとした。なお、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれ
ぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸着法である。
続いて、上記構造式(ii)で表される1,3−ビス(N−カルバゾリル)ベンゼン(
略称:mCP)を20nm蒸着することにより正孔輸送層112を形成した。
さらに、正孔輸送層112上に、mCPと上記構造式(100)で表される実施の形態
1のイリジウム錯体の一つであるトリス{2−[4−(2−アダマンチル)−3−メチル
−4H−1,2,4−トリアゾール−5−イル−κN]フェニル−κC}イリジウム(I
II)(略称:[Ir(Mptz−Adm2)])とをmCP:[Ir(Mptz−A
dm2)]=1:0.06(重量比)となるように30nm蒸着した後、上記構造式(
iii)で表される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)と[Ir(Mptz−
Adm2)]とをmDBTBIm−II:[Ir(Mptz−Adm2)]=1:0
.06(重量比)となるように10nm蒸着して積層することにより、発光層113を形
成した。
次に、上記構造式(iv)で表されるバソフェナントロリン(略称:BPhen)を1
5nm蒸着することにより、電子輸送層114を形成した。
さらに電子輸送層114上にフッ化リチウムを1nmとなるように蒸着することによっ
て電子注入層115を形成した。最後に、陰極として機能する第2の電極103としてア
ルミニウムを200nm成膜し、発光素子1を完成させた。
比較発光素子1は発光素子1における発光層113で使用した[Ir(Mptz−Ad
m2)]を、上記構造式(v)で表されるイリジウム錯体、トリス(5−メチル−3,
4−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト)イリジウム(III)(略称:[I
r(Mptz)])に代えることで作製した。[Ir(Mptz)]は[Ir(Mp
tz−Adm2)]の配位子におけるアダマンチル基をフェニル基に替えた物質である
上述した蒸着過程においては、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
以下に完成させた発光素子の素子構成を示す。
≪発光素子の動作特性≫
以上により得られた発光素子を、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1及び比較発光素子1の電流密度−輝度特性を図14、電圧−輝度特性を図1
5、輝度−外部量子効率特性を図16に示す。図14では縦軸が輝度(cd/m)、横
軸が電流密度(mA/cm)を示す。図15では縦軸が輝度(cd/m)、横軸が電
圧(V)を示す。図16では縦軸が外部量子効率(%)、横軸が輝度(cd/m)を示
す。また、図17には、各測定点における色度を色度座標上にプロットした色度特性を示
した。図17中、●(丸)が比較発光素子1の色度を、△(三角)が発光素子1の色度を
表している。
図14及び図15から、実施例である発光素子1及び比較発光素子1はどちらも良好な
輝度−電流効率特性、電圧−輝度特性を示し、発光効率が良好な発光素子であることがわ
かった。また、図16から、発光素子1は比較発光素子1よりも大幅に良好な外部量子効
率特性を有することがわかった。
また、作製した発光素子に0.1mAの電流を流したときの発光スペクトルを図18に
示す。図18では縦軸が発光強度(任意単位)、横軸が波長(nm)を示す。発光強度は
最大発光強度を1とした相対的な値として示す。図18より、本実施例における発光素子
1は、457nm付近に最大発光波長を有する青色の発光を呈する発光素子であり、比較
発光素子1は、479nm付近に最大発光波長を有する青緑色の発光を呈する発光素子で
あることがわかった。発光素子1の方が発光ピークが短波長であり、また、その半値幅も
狭く、スペクトルがシャープであるため、良好な青色の発光を得ることができた。これは
、配位子の4位に結合している置換基がアダマンチル基である[Ir(Mptz−Adm
2)]は、当該置換基がフェニル基の[Ir(Mptz)]と比較して共役の広がり
が小さく、結果として錯体の長波長化が抑制された結果である。
図17においても、発光素子1は比較発光素子1よりも良好な青色発光が得られること
が示されている。
このように、実施の形態1に記載のイリジウム錯体、[Ir(Mptz−Adm2)
]を用いた発光素子1は、発光効率が良好で、且つ良好な青色発光を提供することが可能
な発光素子であることがわかった。
≪合成例3≫
本実施例では、実施の形態1で構造式(136)として示したトリス{2−[1−(2−
アダマンチル)−1H−ベンゾイミダゾール−2−イル−κN3]フェニル−κC}イリ
ジウム(III)(略称:[Ir(pbi−Adm2)])の合成方法について説明す
る。[Ir(pbi−Adm2)]の構造を以下に示す。
<ステップ1:N−(2−アダマンチル)−2−ニトロアニリンの合成>
2−アダマンタンアミン塩酸塩10.0g(53.3mmol)、炭酸セシウム34.
7g(106.5mmol)、ジメチルスルホキシド(DMSO)150ml、2−フル
オロニトロベンゼン7.5g(53.3mmol)を500ml三口フラスコに入れ、窒
素気流下、室温で24時間攪拌した。撹拌後、この反応物に水を加え、水層をクロロホル
ムで抽出した。得られた抽出溶液と有機層を合わせ、水と飽和食塩水で洗浄後、硫酸マグ
ネシウムにより乾燥した。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得た
。この固体にヘキサンを加えて吸引ろ過し、橙色固体を10.6g、収率73%で得た。
核磁気共鳴法(NMR)により、得られた橙色固体がN−(2−アダマンチル)−2−ニ
トロアニリンであることを確認した。ステップ1の合成スキームを下記式(a−3)に示
す。
<ステップ2:N−(2−アダマンチル)−2−アミノアニリンの合成>
ステップ1で得られたN−(2−アダマンチル)−2−ニトロアニリン7.9g(29
.1mmol)、水5.2g(0.29mol)、エタノール380mlを1000ml
三口フラスコに入れ、攪拌した。この混合物に26.7g(0.14mol)の塩化スズ
(II)を加え、窒素気流下、80℃で8時間攪拌した。撹拌後、この混合物を2N水酸
化ナトリウム水溶液400mLに注ぎ、水層をクロロホルムで抽出した。得られた抽出溶
液と有機層を合わせ、水と、飽和食塩水で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥した。得られ
た混合物を自然ろ過し、ろ液を濃縮して黒色油状物を得た。この油状物にヘキサンを加え
て超音波を照射し、析出した固体を吸引ろ過し、茶色固体を5.5g、収率78%で得た
。核磁気共鳴法(NMR)により得られた茶色固体がN−(2−アダマンチル)−2−ア
ミノアニリンであることを確認した。ステップ2の合成スキームを下記式(b−3)に示
す。
<ステップ3:N−[2−(2−アダマンチルアミノ)フェニル]ベンゾアミドの合成>
ステップ2で合成したN−(2−アダマンチル)−2−アミノアニリン5.5g(22
.6mmol)、トリエチルアミン3.4g(33.9mmol)、テトラヒドロフラン
(THF)150mLを500mL三ツ口フラスコに入れ撹拌した。この混合溶液に、氷
冷下ベンゾイルクロリド3.2g(22.6mmol)とTHF25mLの混合溶液を滴
下し、室温で2時間撹拌した。撹拌後、反応溶液を水200mlに注ぎ、30分間攪拌し
た。撹拌後、クロロホルムを加えて、有機層と水層を分液し、有機層を水、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、ろ液を濃縮して黒色油状物を得た。この
油状物にヘキサンを加えて超音波を照射し、析出した固体を吸引ろ過し、白色固体を6.
8g、収率87%で得た。核磁気共鳴法(NMR)により得られた白色固体がN−[2−
(2−アダマンチルアミノ)フェニル]ベンゾアミドであることを確認した。ステップ3
の合成スキームを下記式(c−3)に示す。
<ステップ4:1−(2−アダマンチル)−2−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール(
略称:Hpbi−Adm2)の合成>
ステップ3で合成したN−[2−(2−アダマンチルアミノ)フェニル]ベンゾアミド
6.8g(19.7mmol)、キシレン(脱水)100ml、p−トルエンスルホン酸
一水和物0.375g(1.97mmol)をディーンスターク管を取り付けた500m
l三ツ口フラスコに入れ、窒素気流下、150℃で6時間還流した。反応の進行が遅かっ
たので、反応温度を170℃に変更して18時間還流した。所定時間経過後、この反応物
に水を加え、水層と有機層を分離した後、水層をクロロホルムで抽出した。得られた抽出
溶液と有機層を合わせ、水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で洗浄後、硫酸
マグネシウムにより乾燥した。この混合物を自然濾過により濾別し、得られたろ液を濃縮
して黄色固体を得た。得られた固体をシリカ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、トルエン:酢酸エチル=7:1の混合溶媒を用いた。得られたフラクショ
ンを濃縮して、白色固体を得た。この固体にトルエンとヘキサンの混合溶媒を加え、吸引
ろ過をして白色固体を1.1g、収率17%で得た。核磁気共鳴法(NMR)により得ら
れた白色固体が1−(2−アダマンチル)−2−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール(
略称:Hpbi−Adm2)であることを確認した。ステップ4の合成スキームを下記式
(d−3)に示す。
<ステップ5:トリス{2−[1−(2−アダマンチル)−1H−ベンゾイミダゾール−
2−イル−κN3]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:[Ir(pbi−A
dm2)])の合成>
1−(2−アダマンチル)−2−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール1.9g(5.
8mmol)、トリス(アセチルアセトナト)イリジウム(III)0.569g(1.
16mmol)を、三方コックを付けた反応容器に入れ、250℃にて43.5時間加熱
した。得られた反応混合物にジクロロメタンを加えて超音波を照射し、析出した固体を吸
引ろ過し、黄色固体を得た。この黄色固体にメタノールを加えて超音波を照射し、吸引ろ
過し、黄色固体を得た。さらに水、メタノール、ヘキサン、酢酸エチルの順で洗浄し、黄
色粉末を0.62g、収率46%で得た。ステップ5の合成スキームを下記式(e−3)
に示す。
得られた黄色粉末をICP発光分光分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー製SPS
4000)により、測定し、試料中のIrの含有量を求めた。以下に測定データを示す。
続いて、試料の分子量を調べるために、マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析
(matrix−assisted laser desorption−ioniza
tion mass spectrometry;MALDI−MS)測定を行った。測
定はポジティブモードでおこなった。MALDI−MSより、マススペクトルには、m/
z=1174.4にイオンが検出された。質量数および同位体分布が計算により予想され
た組成式(C6969IrN)とほぼ一致したことから、今回の試料は組成式がC
69IrNの化合物と推定された。この推定は、ICP発光分光分析の分析結果と
も一致しており、以上のことから目的物であることを確認した。
続いて、[Ir(pbi−Adm2)]の発光スペクトルの測定を行った。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、石英ガラス
に[Ir(pbi−Adm2)]の粉末を少量つけて、室温で測定を行った。得られた
発光スペクトルの測定結果を図19に示す。
図19に示す通り、実施の形態1で説明したイリジウム錯体[Ir(pbi−Adm2)
]は、527nm、553nmに発光ピークを有しており、粉末からは緑色の発光が観
測された。
次に、本実施例で得られた[Ir(pbi−Adm2)]を液体クロマトグラフ質量
分析(Liquid Chromatography Mass Spectromet
ry,略称:LC/MS分析)によって分析した。
LC/MS分析は、ウォーターズ社製Acquity UPLCおよびウォーターズ社
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 Ioni
zation、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。さらに
、以上の条件でイオン化された成分を衝突室(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70eVとした。なお、測定する質量範囲はm/z=100〜1200
とした。結果を図20に示す。
図20の結果から、構造式(136)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、
[Ir(pbi−Adm2)]は、主としてm/z=1040.41付近、m/z=9
06.30付近、m/z=847.33付近、m/z=772.19付近、m/z=71
3.22付近、m/z=579.11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、m/z=1040.41付近、m/z=906.30付近、m/z=772.1
9付近のプロダクトイオンは、それぞれが構造式(136)の化合物におけるアダマンチ
ル基が1つ、2つ、又は3つとプロトンが脱離した状態のカチオンと推定され、本発明の
一態様である有機金属錯体[Ir(pbi−Adm2)]が、アダマンチル基を含んで
いることを示唆するものである。また、m/z=847.33付近のプロダクトイオンは
、構造式(136)の化合物から、配位子であるHpbi−Adm2の一つとプロトンが
脱離した状態のカチオンと推定され、当該化合物がHpbi−Adm2を配位子として含
むことを示唆する結果である。さらに、m/z=713.22付近、m/z=579.1
1付近のプロダクトイオンは、構造式(136)の化合物から配位子であるHpbi−A
dm2一つと、アダマンチル基一つ又は二つ及びプロトンが脱離した状態のカチオンと推
定され、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(pbi−Adm2)]が、アダマ
ンチル基を含んでいることを示唆するものである。
(参考例)
比較発光素子1の材料に用いたトリス(5−メチル−3,4−ジフェニル−4H−1,2
,4−トリアゾラト)イリジウム(III)(略称:[Ir(Mptz)])を合成す
る例を示す。
<[Ir(Mptz)]の合成例>
[ステップ1:3−メチル−4,5−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾール(略
称:HMptz)の合成]
チオアセトアニリド5.04g、ベンゾイルヒドラジン5.44g、1−ブタノール5
0mL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2時間45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、得られた残渣を、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、3−メチル−4,5−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾ
ール(略称:HMptz)を得た(淡い黄色粉末、収率18%)。ステップ1の合成スキ
ームを以下に示す。
[ステップ2:トリス(5−メチル−3,4−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾ
ラト)イリジウム(III)(略称:[Ir(Mptz)])の合成]
上記ステップ1で得られた配位子HMptz1.40g、トリス(アセチルアセトナト
)イリジウム(III)0.58g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17時間30分間加熱し、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。得られたろ液の溶媒を留去し、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、有機金属錯体[Ir(Mptz)
を得た(黄色粉末、収率22%)。ステップ2の合成スキームを以下に示す。
上記ステップ2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。この結果から、有機金属錯体[Ir(Mptz)]が得られたことが
わかった。
H−NMR.δ(CDCl):2.17(s,9H),6.38(d,3H),6
.54(t,3H),6.72(dt,3H),6.87(dd,3H),7.34(m
,3H),7.51(brm,3H),7.57(m,9H)
101 電極
102 EL層
103 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
116 電荷発生層
201 電極
202 電極
203 EL層
204 発光層
205 りん光性化合物
206 有機化合物
207 有機化合物
301 電極
302 EL層
304 電極
305 電荷発生層
401 反射電極
402 半透過・半反射電極
403a 透明導電層
403b 透明導電層
404 発光層
404B 発光層
404G 発光層
404R 発光層
405 EL層
410B 発光素子
410G 発光素子
410R 発光素子
501 素子基板
502 画素部
503 駆動回路部
504 駆動回路部
505 シール材
506 封止基板
507 配線
508 FPC
509 nチャネル型TFT
510 pチャネル型TFT
511 スイッチング用TFT
512 電流制御用TFT
513 電極
514 絶縁物
515 EL層
516 電極
517 発光素子
518 空間
5000 表示
5001 表示
5002 表示
5003 表示
5004 表示
5005 表示
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
8001 照明装置
8002 照明装置
8003 照明装置
8004 照明装置
9033 留め具
9034 スイッチ
9035 電源スイッチ
9036 スイッチ
9037 操作キー
9038 操作スイッチ
9630 筐体
9631 表示部
9631a 表示部
9631b 表示部
9632a タッチパネル領域
9632b タッチパネル領域
9633 太陽電池
9634 充放電制御回路
9635 バッテリー
9636 DCDCコンバータ
9638 コンバータ
9639 ボタン

Claims (10)

  1. 下記式(G1)で表されるイリジウム錯体を有する発光素子。

    (式中、Arは置換又は無置換の炭素数6乃至12のアリーレン基を表し、Irとオルトメタル化している。Arが置換基を有する場合、該置換基は、炭素数1乃至6のアルキル基及びフェニル基のいずれか一である。Rは2−アダマンチル基を表す。また、X及びYはそれぞれ独立に炭素又は窒素を表し、炭素である場合は置換基を有していても良い。)
  2. 下記式(G2)で表されるイリジウム錯体を有する発光素子。

    (式中、Arは置換又は無置換の炭素数6乃至12のアリーレン基を表し、Irとオルトメタル化している。Arが置換基を有する場合、該置換基は、炭素数1乃至6のアルキル基及びフェニル基のいずれか一である。Rは2−アダマンチル基を表す。また、Rは水素、炭素数1乃至6のアルキル基及びフェニル基のいずれか一を表す。Xは炭素又は窒素を表し、炭素である場合は置換基を有していても良い。)
  3. 下記式(G3)で表されるイリジウム錯体を有する発光素子。

    (式中、Rは2−アダマンチル基を表し、R乃至Rはそれぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基及びフェニル基のいずれか一を表す。Xは炭素又は窒素を表し、炭素である場合は置換基を有していても良い。)
  4. 下記式(G4)で表されるイリジウム錯体を有する発光素子。

    (式中、Rは2−アダマンチル基を表し、R乃至Rはそれぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基及びフェニル基のいずれか一を表す。)
  5. 下記式(G5)で表されるイリジウム錯体を有する発光素子。

    (式中、Rは2−アダマンチル基を表し、R乃至Rはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基及びフェニル基のいずれか一を表す。)
  6. 下記式(100)、(118)のいずれか一で表されるイリジウム錯体を有する発光素子。


  7. 請求項1乃至請求項6のいずれか一において、
    前記イリジウム錯体を発光層に含む発光素子。
  8. 請求項1乃至請求項7のいずれか一に記載の発光素子を有する発光装置。
  9. 請求項1乃至請求項7のいずれか一に記載の発光素子を有する照明装置。
  10. 請求項1乃至請求項7のいずれか一に記載の発光素子を有する電子機器。
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