JP2020017736A - 発光素子用材料、発光素子、表示装置、電子機器、及び照明装置 - Google Patents

発光素子用材料、発光素子、表示装置、電子機器、及び照明装置 Download PDF

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Eiko Yoshizumi
英子 吉住
朋香 原
Tomoka Hara
朋香 原
信晴 大澤
Nobuharu Osawa
信晴 大澤
瀬尾 哲史
Tetsushi Seo
哲史 瀬尾
唯 吉安
Yui Yoshiyasu
唯 吉安
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Abstract

【課題】燐光を発光することが可能な有機金属錯体を提供する。【解決手段】前記新規物質の有機金属錯体は一般式(G1)で示される。一般式(G1)において、R1は、炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数5〜8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数7〜10のアラルキル基のいずれかを表す。また、R2は、炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数5〜8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表す。また、Arは、置換基を有していてもよい炭素数6〜13のアリーレン基を表す。また、Mは第9族元素または第10族元素を表す。【選択図】なし

Description

本明細書に開示する発明は、電流励起によって発光することの可能な物質に関する。特
に、三重項励起状態からの発光が得られる物質に関する。また、その物質を用いた発光素
子、表示装置、電子機器、発光装置、及び照明装置に関する。
発光素子は、一対の電極(陽極及び陰極)間に発光材料を含む層(発光層)を有してい
る。発光材料として、様々な有機化合物を用いることが可能であることが報告されている
発光素子の発光機構は、一対の電極間に発光層を挟んで電圧を印加することにより、陰
極から注入された電子及び陽極から注入された正孔が発光層の発光中心で再結合して分子
励起子を形成し、その分子励起子が基底状態に戻る際にエネルギーを放出して発光すると
いわれている。励起状態には一重項励起と三重項励起が知られ、発光はどちらの励起状態
を経ても可能であると考えられている。
このような発光素子においては、一重項励起状態に比べて三重項励起状態の方がより多
くの励起子が生成されるため、三重項励起状態から発光できる材料(燐光材料)を用いる
ことで、発光素子の発光効率を高めることができる。このため、発光材料として燐光材料
を用いる試みが多くなされている。
緑色〜青色を示す代表的な燐光材料として、イリジウム(Ir)を中心金属とする金属
錯体(以下、「Ir錯体」という)がある(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1で
は、トリアゾール誘導体を配位子とするIr錯体が開示されている。
特開2007−137872号公報
特許文献1において報告されているように、緑色や青色を示す燐光材料の開発も進んで
きてはいるものの、信頼性、発光特性、またはコストといった面でより優れた燐光材料の
開発が望まれている。
本発明の一態様は、上記問題を鑑みてなされたものであり、燐光を発光することが可能
な新規物質を提供することを課題とする。または、発光効率の高い新規物質を提供するこ
とを課題とする。または、緑色〜青色の波長域の燐光を示す新規物質を提供することを課
題とする。または、燐光を発光することが可能な新規物質を用いた発光素子、発光装置、
照明装置、もしくは電子機器を提供することを課題とする。または、発光効率の高い発光
素子、発光装置、照明装置、もしくは電子機器を提供することを課題とする。または、緑
色〜青色の波長域の燐光を示す新規物質を用いた発光素子、発光装置、照明装置、もしく
は電子機器を提供することを課題とする。または、信頼性に優れた発光素子、発光装置、
照明装置、もしくは電子機器を提供することを課題とする。または、消費電力が低い発光
素子、発光装置、照明装置、もしくは電子機器を提供することを課題とする。
本発明者らは、3−アリール−4H−1,2,4−トリアゾール誘導体を配位子とする
オルトメタル錯体が緑色〜青色の波長域の燐光を示すことを見出した。
本発明の一態様は、一般式(G1)で表される構造を含む有機金属錯体である。
また、本発明の一態様は、一般式(G2)で表される有機金属錯体である。
一般式(G1)、(G2)において、Rは、炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有
していてもよい炭素数5〜8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数7〜
10のアラルキル基のいずれかを表す。また、Rは、炭素数1〜6のアルキル基、置換
基を有していてもよい炭素数5〜8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素
数6〜12のアリール基のいずれかを表す。また、Arは、置換基を有していてもよい炭
素数6〜13のアリーレン基を表す。また、Mは第9族元素または第10族元素を表す。
また、一般式(G2)において、Mが第9族元素のときはn=3であり、Mが第10族
元素のときはn=2である。
ここで、Rにおける炭素数1〜6のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル
基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、ter
t−ブチル基、ヘキシル基が挙げられる。また、Rにおける置換基を有していてもよい
炭素数5〜8のシクロアルキル基の具体例としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル
基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、1−メチルシクロヘキシル基、2,6−ジメ
チルシクロヘキシル基が挙げられる。また、Rにおける置換基を有していてもよい炭素
数7〜10のアラルキル基の具体例としては、ベンジル基、フェニルエチル基、3−フェ
ニルプロピル基、2,6−ジメチルベンジル基、1−フェニルエチル基が挙げられる。
なお、Rにおけるアルキル基としては炭素数2以上6以下のアルキル基がより好ましく
、特に炭素数3以上6以下のアルキル基が好ましい。炭素数2以上6以下のアルキル基は
分子間相互作用を抑制し、分子量が高くなるにもかかわらず、昇華温度を低下することが
できる。その結果、当該有機金属錯体の蒸着性を向上できる。
また、Rにおけるアルキル基は分岐のアルキル基がより好ましい。分岐のアルキル基は
、当該有機金属錯体の極性の高さを抑制し、カラムクロマトグラフィーによる精製におけ
る回収率を向上することができる。また、分岐のアルキル基を導入することにより、作製
された当該有機金属錯体を含む発光素子の駆動電圧を低減できる。
従って、Rにおけるアルキル基はイソプロピル基、イソブチル基、tert−ブチル基
、ネオペンチル基がさらに好ましい。
また、Rの具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、t
ert−ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、単数または複数のメチル基で置換さ
れたシクロヘキシル基、フェニル基、ビフェニル基、単数または複数のメチル基で置換さ
れたフェニル基、単数または複数のエチル基で置換されたフェニル基、単数または複数の
イソプロピル基で置換されたフェニル基、tert−ブチル基で置換されたフェニル基、
フルオロ基で置換されたフェニル基、トリフルオロメチル基で置換されたフェニル基が挙
げられる。
また、Arの具体例としては、フェニレン基、単数または複数のアルキル基で置換され
たフェニレン基、シクロアルキル基で置換されたフェニレン基、アルコキシ基で置換され
たフェニレン基、アリールオキシ基で置換されたフェニレン基、アルキルチオ基で置換さ
れたフェニレン基、アリールチオ基で置換されたフェニレン基、モノまたはジアルキルア
ミノ基で置換されたフェニレン基、モノまたはジアリールアミノ基で置換されたフェニレ
ン基、アリール基で置換されたフェニレン基、単数または複数のハロゲン基で置換された
フェニレン基、単数または複数のハロアルキル基で置換されたフェニレン基、ビフェニル
−ジイル基、ナフタレン−ジイル基、フルオレン−ジイル基、9,9−ジアルキルフルオ
レン−ジイル基、9,9−ジアリールフルオレン−ジイル基が挙げられる。なお、これら
の具体例のうち、ビフェニル−ジイル基、ナフタレン−ジイル基、フルオレン−ジイル基
、9,9−ジアルキルフルオレン−ジイル基、9,9−ジアリールフルオレン−ジイル基
等のように、Arの共役がベンゼン環よりも広がる置換基(具体的には、Arとして炭素
数が10以上である置換基)を用いると、有機金属錯体の発光スペクトルを狭線化するこ
とができる。Arがフェニレン基の場合、励起状態の電子スピンがArとトリアゾール環
の間に入り、発光時にArとトリアゾール環の炭素−炭素結合伸縮振動が局在的な変化を
起こす。このため、スペクトルにおける伸縮振動由来の、短波長側から2つめのピークが
大きくなっていると考えられる。これに対し、Arの共役がベンゼン環よりも広がると、
励起状態の電子スピンがArに入りやすくなる。このため、Arとトリアゾール環の炭素
−炭素結合伸縮振動が局在的な変化を起こさなくなり、第2ピークは小さくなる。ゆえに
、発光スペクトルの最も短波長側の第1ピークが大きくなる。この結果、有機金属錯体の
発光波長を短波長化させることができる。また、有機金属錯体の発光スペクトルを狭線化
することができる。
また、第9族元素としてはイリジウムが好ましく、第10族元素としては白金が好まし
い。これは、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、有機金属錯
体の中心金属として重い金属の方が好ましいためである。
また、本発明の一態様は、一般式(G3)で表される構造を含む有機金属錯体である。
また、本発明の一態様は、一般式(G4)で表される有機金属錯体である。
一般式(G3)、(G4)において、Rは、炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有
していてもよい炭素数5〜8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数7〜
10のアラルキル基のいずれかを表す。また、Rは、炭素数1〜6のアルキル基、置換
基を有していてもよい炭素数5〜8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素
数6〜12のアリール基のいずれかを表す。また、R〜Rは、各々独立して、水素、
炭素数1〜6のアルキル基、炭素数5〜8のシクロアルキル基、炭素数1〜4のアルコキ
シ基、炭素数6〜12のアリールオキシ基、炭素数1〜4のアルキルチオ基、炭素数6〜
12のアリールチオ基、炭素数1〜4のアルキルアミノ基、炭素数6〜24のモノまたは
ジアリールアミノ基、シアノ基、ハロゲン基、炭素数1〜4のハロアルキル基、炭素数6
〜12のアリール基のいずれかを表す。ここで、R〜Rのうち、互いに隣接する置換
基同士が直接結合して、環状構造を形成してもよい。また、Mは第9族元素または第10
族元素を表す。
また、一般式(G4)において、Mが第9族元素のときはn=3であり、Mが第10族
元素のときはn=2である。
ここで、R及びRの具体例としては、一般式(G1)及び(G2)と同様のものを
用いることができる。
また、R〜Rの具体例としては、各々独立して、水素、メチル基、エチル基、イソ
プロピル基、tert−ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、メトキシ基、エトキ
シ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、フェノキシ基、メチルチオ基、フェニルチオ基
、ジメチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、フルオロ基、フルオロメチル基、ジフルオロ
メチル基、トリフルオロメチル基、クロロメチル基、ジクロロメチル基、ブロモメチル基
、2,2,2−トリフルオロエチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、1,1,
1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル基、フェニル基、フルオロ基で置換された
フェニル基、またはトリフルオロメチル基で置換されたフェニル基が挙げられる。そして
、R〜Rのうち、少なくとも一つが電子吸引性の置換基であることがより好ましい。
電子吸引性の置換基の具体例としては、シアノ基、フルオロ基、トリフルオロメチル基、
フルオロ基で置換されたフェニル基、トリフルオロメチル基で置換されたフェニル基が挙
げられる。R〜Rのうち、少なくとも一つが電子吸引性の置換基であることにより、
有機金属錯体のHOMO準位が下がり、それに伴ってエネルギーギャップが大きくなるた
め、有機金属錯体のエネルギーが安定化する。この結果、有機金属錯体の発光波長を短波
長化させることができる。このため、青色の波長域の燐光を示す材料として特に好ましい
上述の一般式(G3)で表される構造を含む有機金属錯体において、R〜Rが各々
独立して水素、または電子吸引性の置換基である場合、量子収率が向上するため、好まし
い。すなわち、本発明の一態様は、一般式(G5)で表される構造を含む有機金属錯体で
ある。
上述の一般式(G4)で表される有機金属錯体において、R〜Rが各々独立して水
素、または電子吸引性の置換基である場合、量子収率が向上するため、好ましい。すなわ
ち、本発明の一態様は、一般式(G6)で表される有機金属錯体である。
一般式(G5)、(G6)において、Rは、炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有
していてもよい炭素数5〜8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数7〜
10のアラルキル基のいずれかを表す。また、Rは、炭素数1〜6のアルキル基、置換
基を有していてもよい炭素数5〜8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素
数6〜12のアリール基のいずれかを表す。また、R〜R10は、各々独立して、水素
、または電子吸引性の置換基を表す。また、Mは第9族元素または第10族元素を表す。
また、一般式(G6)において、Mが第9族元素のときはn=3であり、Mが第10族
元素のときはn=2である。
ここで、R〜R10のうち、少なくとも一つが電子吸引性の置換基であることが好ま
しい。R〜R10のうち、少なくとも一つが電子吸引性の置換基であることにより、有
機金属錯体のHOMO準位が下がり、それに伴ってエネルギーギャップが大きくなるため
、有機金属錯体のエネルギーが安定化する。この結果、有機金属錯体の発光波長を短波長
化させることができる。
なお、一般式(G5)、(G6)において、R及びRの具体例としては、一般式(
G1)及び(G2)と同様のものを用いることができる。
上述の一般式(G5)で表される構造を含む有機金属錯体において、Rがフェニル基
である場合、合成が容易となるため好ましい。すなわち、本発明の一態様は、一般式(G
7)で表される構造を含む有機金属錯体である。
上述の一般式(G6)で表される有機金属錯体において、Rがフェニル基である場合
、合成が容易となるため好ましい。すなわち、本発明の一態様は、一般式(G8)で表さ
れる有機金属錯体である。
一般式(G7)、(G8)において、R11は、炭素数1〜6のアルキル基または炭素
数5〜8のシクロアルキル基を表す。また、R12〜R16は、各々独立して、水素、炭
素数1〜6のアルキル基、炭素数5〜8のシクロアルキル基、またはフェニル基を表す。
また、R17〜R20は、各々独立して、水素、または電子吸引性の置換基を表す。また
、Mは第9族元素または第10族元素を表す。
また、一般式(G8)において、Mが第9族元素のときはn=3であり、Mが第10族
元素のときはn=2である。
ここで、R12およびR16のどちらか一方、またはR12およびR16の両方が水素
以外の置換基を有する場合、置換基の立体障害によりトリアゾール環とフェニル基が平面
にならず、有機金属錯体の発光波長が短波長化するので、好ましい。または、R17〜R
20のうち、少なくとも一つが電子吸引性の置換基であることが好ましい。R17〜R
のうち、少なくとも一つが電子吸引性の置換基であることにより、有機金属錯体のHO
MO準位が下がり、それに伴ってエネルギーギャップが大きくなるため、有機金属錯体の
エネルギーが安定化する。この結果、有機金属錯体の発光波長を短波長化させることがで
きる。
なお、一般式(G7)、(G8)において、R11の具体例としては、一般式(G1)
及び(G2)のRと同様のものを用いることができる。また、R12〜R16の具体例
としては、水素、メチル基、エチル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ヘキシル
基、シクロヘキシル基、フェニル基等が挙げられる。
上述の一般式(G7)で表される構造を含む有機金属錯体において、R12〜R16
全て水素の場合、R11が水素である有機金属錯体に比較してR11が炭素数1〜6のア
ルキル基または炭素数5〜8のシクロアルキル基である有機金属錯体の方が、合成の収率
が飛躍的に向上するため、好ましい。すなわち、本発明の一態様は、一般式(G9)で表
される構造を含む有機金属錯体である。
上述の一般式(G8)で表される有機金属錯体において、R12〜R16が全て水素の
場合、R11が水素である有機金属錯体に比較してR11が炭素数1〜6のアルキル基ま
たは炭素数5〜8のシクロアルキル基である有機金属錯体の方が、合成の収率が飛躍的に
向上するため、好ましい。すなわち、また、本発明の一態様は、一般式(G10)で表さ
れる有機金属錯体である。
一般式(G9)、(G10)において、R11は、炭素数1〜6のアルキル基または炭
素数5〜8のシクロアルキル基を表す。また、R17〜R20は、各々独立して、水素、
または電子吸引性の置換基を表す。また、Mは第9族元素または第10族元素を表す。
また、一般式(G10)において、Mが第9族元素のときはn=3であり、Mが第10
族元素のときはn=2である。
ここで、R17〜R20のうち、少なくとも一つが電子吸引性の置換基であることが好
ましい。R17〜R20のうち、少なくとも一つが電子吸引性の置換基であることにより
、有機金属錯体のHOMO準位が下がり、それに伴ってエネルギーギャップが大きくなる
ため、有機金属錯体のエネルギーが安定化する。この結果、有機金属錯体の発光波長を短
波長化させることができる。
なお、一般式(G9)、(G10)において、R11の具体例としては、一般式(G1
)及び(G2)のRと同様のものを用いることができる。
また、一般式(G5)〜(G10)において、電子吸引性の置換基としては、ハロゲン
基、ハロアルキル基、ハロゲン基で置換されたフェニル基、ハロアルキル基で置換された
フェニル基が挙げられる。より具体的には、シアノ基、フルオロ基、トリフルオロメチル
基、フルオロ基で置換されたフェニル基、またはトリフルオロメチル基で置換されたフェ
ニル基が挙げられ、特にフルオロ基、トリフルオロメチル基が好ましい。また、一般式(
G5)、(G6)におけるR及び/またはR、一般式(G7)〜(G10)における
17及び/またはR19にメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基
等のアルコキシ基が置換される場合、電子吸引性の置換基として働くことができる。
また、本発明の一態様は、前記有機金属錯体を含む層を一対の電極間に有する発光素子
である。また、前記有機金属錯体を含む層は発光層であってもよい。
また、本発明の一態様は、前記有機金属錯体を含む第1の発光ユニットと、前記有機金
属錯体よりも長波長の発光を呈する発光材料を含む第2の発光ユニットとを一対の電極間
に有する発光素子である。
また、本発明の一態様は、前記有機金属錯体を含む第1の発光ユニットと、前記有機金
属錯体よりも長波長の発光を呈する第1の発光材料を含む第2の発光ユニットと、前記有
機金属錯体よりも長波長、かつ前記第1の発光材料よりも短波長の発光を呈する第2の発
光材料を含む第3の発光ユニットとを一対の電極間に有する発光素子である。
また、本発明の一態様は、前記発光素子を画素部に有する表示装置である。
また、本発明の一態様は、前記表示装置を表示部に用いた電子機器である。
また、本発明の一態様は、前記発光素子を光源として用いた照明装置である。
また、本発明の一態様において、炭素数5〜8のシクロアルキル基、炭素数7〜10の
アラルキル基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数6〜13のアリーレン基は、それぞ
れ無置換のものと、置換基を有するものの両者を含む。また、置換基を有する場合、当該
置換基に含まれる炭素数は、前記各炭素数に含まれないものとする。例えば、置換基を有
するシクロアルキル基は、置換基に含まれる炭素を含まずに炭素を5以上8以下含むもの
とする。
また、本明細書において、「発光装置」とは、発光素子を有するデバイス全般を指し、
具体的には、テレビや携帯電話機等の表示装置に用いるバックライト、信号機、街灯や街
頭イルミネーション等の照明用途のライト、照明装置、ビニールハウスなどで使用できる
育種用のライトなどを範疇に含む。
また、本明細書において、「AとBとが接続されている」と記載する場合は、AとBと
が電気的に接続されている場合(つまり、AとBとの間に別の素子や別の回路を挟んで接
続されている場合)と、AとBとが機能的に接続されている場合(つまり、AとBとの間
に別の回路を挟んで機能的に接続されている場合)と、AとBとが直接接続されている場
合(つまり、AとBとの間に別の素子や別の回路を挟まずに接続されている場合)とを含
むものとする。
本発明の一態様により、燐光を発光することが可能な新規物質を提供することができる
。または、発光効率の高い新規物質を提供することを課題とする。または、当該新規物質
を用いた発光素子、発光装置、照明装置、及び電子機器を提供することができる。または
、発光効率の高い発光素子、発光装置、照明装置、もしくは電子機器を提供することがで
きる。または、信頼性に優れた発光素子、発光装置、照明装置、もしくは電子機器を提供
することができる。または、消費電力が低い発光素子、発光装置、照明装置、もしくは電
子機器を提供することができる。
本発明の一態様に係る発光素子の概念図。 本発明の一態様に係る発光装置の一例を示す図。 本発明の一態様に係る発光装置の一例を示す図。 本発明の一態様に係る発光装置の一例を示す図。 本発明の一態様に係る電子機器及び照明装置の一例を示す図。 本発明の一態様に係る照明装置の一例を示す図。 [Ir(Mptz)]のH−NMRチャートを示す図。 [Ir(Mptz)]のジクロロメタン溶液における吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。 [Ir(MFptz)]のH−NMRチャートを示す図。 [Ir(MFptz)]のジクロロメタン溶液における吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。 [Ir(chptz)]のH−NMRチャートを示す図。 [Ir(chptz)]のジクロロメタン溶液における吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。 [Ir(MFptz−dmp)]のH−NMRチャートを示す図。 [Ir(MFptz−dmp)]のジクロロメタン溶液における吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。 発光素子1の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子1の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子1の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子1の発光スペクトルを示す図。 発光素子2の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子2の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子2の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子2の発光スペクトルを示す図。 発光素子3の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子3の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子3の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子3の発光スペクトルを示す図。 比較例である[Ir(taz−tBuP)]のH−NMRチャートを示す図。 比較例である[Ir(taz−tBuP)]のジクロロメタン溶液における吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。 [Ir(Prptz)]のH−NMRチャートを示す図。 [Ir(Prptz)]のジクロロメタン溶液における吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。 [Ir(iPrptz)]のH−NMRチャートを示す図。 [Ir(iPrptz)]のジクロロメタン溶液における吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。 [Ir(EFptz−dmp)]のH−NMRチャートを示す図。 [Ir(EFptz−dmp)]のジクロロメタン溶液における吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。 [Ir(iPrFptz)]のH−NMRチャートを示す図。 [Ir(iPrFptz)]のジクロロメタン溶液における吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。 [Ir(iPrFptz−dmp)]のH−NMRチャートを示す図。 [Ir(iPrFptz−dmp)]のジクロロメタン溶液における吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。 [Ir(Mntz)]のH−NMRチャートを示す図。 [Ir(Mntz)]のジクロロメタン溶液における吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。 [Ir(iPrntz)]のH−NMRチャートを示す図。 [Ir(iPrntz)]のジクロロメタン溶液における吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。 本発明の実施例に係る発光素子の構成を説明する図。 発光素子4、発光素子5、及び発光素子10の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子4、発光素子5、及び発光素子10の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子4、発光素子5、及び発光素子10の輝度−電力効率特性を示す図。 発光素子4、発光素子5、及び発光素子10の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子4、発光素子5、及び発光素子10の発光スペクトルを示す図。 発光素子4、発光素子5、及び発光素子10の定電流駆動による連続点灯試験結果を示す図。 発光素子6の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子6の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子6の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子6の発光スペクトルを示す図。 発光素子7の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子7の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子7の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子7の発光スペクトルを示す図。 発光素子8の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子8の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子8の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子8の発光スペクトルを示す図。 発光素子9の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子9の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子9の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子9の発光スペクトルを示す図。 [Ir(iPr5btz)]のH−NMRチャートを示す図。 [Ir(iPr5btz)]のジクロロメタン溶液における吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。 [Ir(iPr5btz−dmp)]のH−NMRチャートを示す図。 [Ir(iPr5btz−dmp)]のジクロロメタン溶液における吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。 発光素子11の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子11の電圧−輝度特性を示す図。 発光素子11の輝度−電流効率特性を示す図。 発光素子11の発光スペクトルを示す図。
本発明の一態様に係る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う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において、同じ物を指し示す符号は異なる図面において共通とする
また、以下に説明する実施の形態及び実施例それぞれにおいて、特に断りがない限り、
本明細書に記載されている他の実施形態及び実施例と適宜組み合わせて実施することが可
能である。
(実施の形態1)
本発明の一態様は、一般式(G1)で表される構造を含む有機金属錯体である。
一般式(G1)において、Rは、炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していても
よい炭素数5〜8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数7〜10のアラ
ルキル基のいずれかを表す。また、Rは、炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有して
いてもよい炭素数5〜8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜12
のアリール基のいずれかを表す。また、Arは、置換基を有していてもよい炭素数6〜1
3のアリーレン基を表す。また、Mは第9族元素または第10族元素を表す。
一般式(G1)で表される構造を含む有機金属錯体の具体例としては、構造式(100
)〜(152)で表される有機金属錯体が挙げられる。ただし、本発明はこれらの構造式
で表される有機金属錯体のみに限定されるものではない。
以上に示す本発明の一態様である有機金属錯体は、燐光を発光することが可能な新規物
質である。
次に、一般式(G1)で表される構造を含む有機金属錯体の合成方法の一例について説
明する。
<ステップ1;3−アリール−4H−1,2,4−トリアゾール誘導体の合成法>
まず、下記一般式(G0)で表される3−アリール−4H−1,2,4−トリアゾール
誘導体は新規物質であるので、その合成法の一例について説明する。なお、一般式(G0
)中、Rは、炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数5〜8のシ
クロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数7〜10のアラルキル基のいずれかを
表す。また、Rは、炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数5〜
8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜12のアリール基のいずれ
かを表す。また、Arは、置換基を有していてもよい炭素数6〜13のアリール基を表す
なお、Rにおける炭素数1〜6のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基
、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、tert
−ブチル基、ヘキシル基が挙げられる。また、Rにおける置換基を有していてもよい炭
素数5〜8のシクロアルキル基の具体例としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基
、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、1−メチルシクロヘキシル基、2,6−ジメチ
ルシクロヘキシル基が挙げられる。また、Rにおける置換基を有していてもよい炭素数
7〜10のアラルキル基の具体例としては、ベンジル基、フェニルエチル基、3−フェニ
ルプロピル基、2,6−ジメチルベンジル基、1−フェニルエチル基が挙げられる。
また、Rの具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、t
ert−ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、単数または複数のメチル基で置換さ
れたシクロヘキシル基、フェニル基、ビフェニル基、単数または複数のメチル基で置換さ
れたフェニル基、単数または複数のエチル基で置換されたフェニル基、単数または複数の
イソプロピル基で置換されたフェニル基、tert−ブチル基で置換されたフェニル基、
フルオロ基で置換されたフェニル基、トリフルオロメチル基で置換されたフェニル基が挙
げられる。
また、Arの具体例としては、フェニレン基、単数または複数のアルキル基で置換され
たフェニレン基、シクロアルキル基で置換されたフェニレン基、アルコキシ基で置換され
たフェニレン基、アリールオキシ基で置換されたフェニレン基、アルキルチオ基で置換さ
れたフェニレン基、アリールチオ基で置換されたフェニレン基、モノまたはジアルキルア
ミノ基で置換されたフェニレン基、モノまたはジアリールアミノ基で置換されたフェニレ
ン基、アリール基で置換されたフェニレン基、単数または複数のハロゲン基で置換された
フェニレン基、単数または複数のハロアルキル基で置換されたフェニレン基、ビフェニル
−ジイル基、ナフタレン−ジイル基、フルオレン−ジイル基、9,9−ジアルキルフルオ
レン−ジイル基、9,9−ジアリールフルオレン−ジイル基が挙げられる。
下記スキーム(a)に示すように、Arを含むチオエーテル化合物、またはArを含む
N−置換チオアミド化合物(A1)と、アルキルヒドラジド化合物(A2)とを反応させ
ることにより、3−アリール−4H−1,2,4−トリアゾール誘導体を得ることができ
る。なお、スキーム(a)において、Rは、炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有し
ていてもよい炭素数5〜8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数7〜1
0のアラルキル基のいずれかを表す。また、Rは、炭素数1〜6のアルキル基、置換基
を有していてもよい炭素数5〜8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数
6〜12のアリール基のいずれかを表す。また、Arは、置換基を有していてもよい炭素
数6〜13のアリーレン基を表す。
ただし、3−アリール−4H−1,2,4−トリアゾール誘導体の合成法は、スキーム
(a)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
を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’)に示すよ
うに、ジヒドラジド化合物(A1’)と第1級アミン化合物(A2’)とを反応させる方
法もある。なお、スキーム(a’)において、Rは、炭素数1〜6のアルキル基、置換
基を有していてもよい炭素数5〜8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素
数7〜10のアラルキル基のいずれかを表す。また、Rは、炭素数1〜6のアルキル基
、置換基を有していてもよい炭素数5〜8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよ
い炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表す。また、Arは、置換基を有していても
よい炭素数6〜13のアリーレン基を表す。
以上のように、3−アリール−4H−1,2,4−トリアゾール誘導体は、ごく簡便な
合成スキームにより合成することができる。
<ステップ2;3−アリール−4H−1,2,4−トリアゾール誘導体を配位子とするオ
ルトメタル錯体の合成法>
下記合成スキーム(b)に示すように、ステップ1で得られる3−アリール−4H−1
,2,4−トリアゾール誘導体と、ハロゲンを含む第9族もしくは第10族の金属化合物
(塩化ロジウム水和物、塩化パラジウム、塩化イリジウム水和物、ヘキサクロロイリジウ
ム酸アンモニウム、テトラクロロ白金酸カリウム等)、または第9族もしくは第10族の
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、ステップ1で得られる3−アリール−4H−
1,2,4−トリアゾール誘導体と、ハロゲンを含む第9族もしくは第10族の金属化合
物、または第9族もしくは第10族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等)に
溶解した後に行ってもよい。なお、スキーム(b)において、Mは第9族元素または第1
0族元素を表す。また、Mが第9族元素のときはn=3であり、Mが第10族元素のとき
はn=2である。
なお、上述の化合物(A1)、(A2)、(A1’)、(A2’)は、様々な種類が市
販されているか、または合成可能であるため、一般式(G0)で表される3−アリール−
4H−1,2,4−トリアゾール誘導体は数多くの種類を合成することができる。したが
って、本発明の一態様である有機金属錯体は、その配位子のバリエーションが豊富である
という特徴を有する。そして、このように配位子のバリエーションが豊富な有機金属錯体
を発光素子の作製の際に用いることにより、発光素子に求められる素子特性の微調整を容
易に行うことができる。
(実施の形態2)
実施の形態1に記載の有機金属錯体を用いた発光素子の一態様について、図1(A)を
用いて説明する。
発光素子は、一対の電極(第1の電極102及び第2の電極104)と、前記一対の電
極間に挟まれたEL層103を有する。また、本実施の形態で説明する発光素子は、基板
101上に設けられている。
基板101は、発光素子の支持体として用いられる。基板101としては、ガラス基板
、プラスチック基板などを用いることができる。また、基板101として、可撓性を有す
る基板(フレキシブル基板)や曲面を有する基板を用いることもできる。なお、発光素子
の支持体として機能するものであれば、基板101としてこれら以外の基板を用いること
も可能である。
第1の電極102及び第2の電極104は、一方が陽極として機能し、他方が陰極とし
て機能する。本実施の形態においては、第1の電極102を陽極として用い、第2の電極
104を陰極として用いるものとして説明するが、本発明はこの構成に限定されるもので
はない。
陽極として用いる材料は、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、またはこれらの混合物などが好ましい。具体的には、酸化インジウム−
酸化スズ(ITO:Indium Tin 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(IZO: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。
陰極として用いる材料は、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、またはこれらの混合物などが好ましい。具体的には、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、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等の
アルカリ土類金属が挙げられる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金
(例えばMgAg、AlLi)を用いることもできる。また、ユウロピウム(Eu)、イ
ッテルビウム(Yb)などの希土類金属、または希土類金属を含む合金を用いることもで
きる。
また、EL層103の一部として、第2の電極104に接する電子注入層を設ける場合、
仕事関数の大小に関わらず、Al、Ag、ITOなどの様々な導電性材料を第2の電極1
04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。
EL層103は、単層構造で構成されることも可能であるが、通常積層構造から構成さ
れる。EL層103の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質を含む
層(電子輸送層)または正孔輸送性の高い物質を含む層(正孔輸送層)、電子注入性の高
い物質を含む層(電子注入層)、正孔注入性の高い物質を含む層(正孔注入層)、バイポ
ーラ性(電子及び正孔の輸送性の高い物質)の物質を含む層、発光材料を含む層(発光層
)などを適宜組み合わせて構成すればよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、
電子輸送層、電子注入層等を適宜組み合わせて構成することができる。図1(A)におい
ては、第1の電極102の上に形成されたEL層103として、正孔注入層111、正孔
輸送層112、発光層113、電子輸送層114が順に積層された構造を示している。
発光素子は、第1の電極102と第2の電極104との間に生じた電位差により電流が
流れ、発光性の高い物質を含む層である発光層113において正孔と電子とが再結合し、
発光するものである。つまり発光層113に発光領域が形成されるような構成となってい
る。
発光は、第1の電極102または第2の電極104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102または第2の電極104のいずれか一方
または両方は、透光性を有する電極で成る。第1の電極102のみが透光性を有する電極
である場合、発光は第1の電極102を通って基板側から取り出される。また、第2の電
極104のみが透光性を有する電極である場合、発光は第2の電極104を通って基板と
逆側から取り出される。第1の電極102および第2の電極104がいずれも透光性を有
する電極である場合、発光は第1の電極102および第2の電極104を通って、基板側
および基板と逆側の両方から取り出される。
本発明の一態様である一般式(G1)で表される有機金属錯体は、例えば発光層113
に用いることができる。この場合、一般式(G1)で表される有機金属錯体からなる薄膜
で発光層113が形成されていてもよいし、一般式(G1)で表される有機金属錯体がホ
スト材料にドーピングされた薄膜で発光層113が形成されていてもよい。なお、有機金
属錯体がホスト材料にドーピングされた薄膜で発光層113が形成される場合、一般式(
G1)において、Rにおけるアルキル基は分岐のアルキル基がより好ましい。分岐のア
ルキル基は、立体障害により当該有機金属錯体にキャリアが入るのを抑制するため、その
キャリアトラップ性が弱まり、結果として素子の駆動電圧を低減する効果がある。従って
、Rにおけるアルキル基はイソプロピル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ネオ
ペンチル基がさらに好ましい。
発光層113に接する正孔輸送層112や電子輸送層114、特に発光層113におけ
る発光領域に近い方に接するキャリア(電子または正孔)輸送層は、発光層113で生成
した励起子からのエネルギー移動を抑制するため、発光層を構成する発光材料、または発
光層に含まれる発光中心物質が有するエネルギーギャップよりも大きいエネルギーギャッ
プを有する物質で構成することが好ましい。
正孔注入層111は、正孔注入性の高い物質を含む層であり、第1の電極102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。正孔注入層111を設け
ることによって、第1の電極102と正孔輸送層112との間のイオン化ポテンシャルの
差が緩和され、正孔が注入され易くなる。正孔注入層111は、正孔輸送層112を形成
している物質よりもイオン化ポテンシャルが小さく、第1の電極102を形成している物
質よりもイオン化ポテンシャルが大きい物質、または正孔輸送層112と第1の電極10
2との間に1〜2nmの薄膜として設けたときにエネルギーバンドが曲がるような物質を
用いて形成することが好ましい。つまり、正孔注入層111におけるイオン化ポテンシャ
ルが正孔輸送層112におけるイオン化ポテンシャルよりも相対的に小さくなるような物
質を正孔注入層111として選択することが好ましい。正孔注入性の高い物質の具体例と
しては、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、またはポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスル
ホン酸)水溶液(PEDOT/PSS)等の高分子が挙げられる。
正孔輸送層112は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質と
は、電子よりも正孔の移動度が高いものを指し、好ましくは電子の移動度に対する正孔の
移動度の比の値(=正孔移動度/電子移動度)が100よりも大きい物質である。また、
正孔輸送性の高い物質としては、1×10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物
質が好ましい。正孔輸送性の高い物質の具体例としては、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’,
4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)
、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリ
フェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス{N−[4−(N,N−ジ−m
−トリルアミノ)フェニル]−N−フェニルアミノ}ビフェニル(略称:DNTPD)、
1,3,5−トリス[N,N−ジ(m−トリル)アミノ]ベンゼン(略称:m−MTDA
B)、4,4’,4’’−トリス(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(略称:TC
TA)、フタロシアニン(略称:HPc)、銅フタロシアニン(略称:CuPc)、バ
ナジルフタロシアニン(略称:VOPc)が挙げられる。また、正孔輸送層112は、単
層構造としてもよいし、積層構造としてもよい。
電子輸送層114は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送性の高い物質と
は、正孔よりも電子の移動度が高いものを指し、好ましくは正孔の移動度に対する電子の
移動度の比の値(=電子移動度/正孔移動度)が100よりも大きい物質である。また、
電子輸送性の高い物質としては、1×10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物
質が好ましい。電子輸送性の高い物質の具体例としては、キノリン骨格を有する金属錯体
、ベンゾキノリン骨格を有する金属錯体、オキサゾール系配位子を有する金属錯体、チア
ゾール系配位子を有する金属錯体が挙げられる。キノリン骨格を有する金属錯体の具体例
としては、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:Almq3)、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)が挙げられ
る。また、ベンゾキノリン骨格を有する金属錯体の具体例としては、ビス(10−ヒドロ
キシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)が挙げられる。また、オ
キサゾール系配位子を有する金属錯体の具体例としては、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)2)が挙げられる。また、チ
アゾール系配位子を有する金属錯体の具体例としては、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)2)が挙げられる。また、金属錯
体以外にも、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)や、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−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル
)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ 01)、バソフェナントロリン(略称:
BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)なども用いることができる。具体例を
挙げた上述の物質は、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、前記以外の物質を電子輸送層114
として用いてもよい。また、電子輸送層114は、単層構造としてもよいし、積層構造と
してもよい。
また、発光層113と電子輸送層114との間に電子キャリアの移動を制御する層を設
けてもよい。電子キャリアの移動を制御する層は、上述したような電子輸送性の高い材料
に対して、電子トラップ性の高い物質を少量添加した層である。電子キャリアの移動を制
御する層を設けることにより、電子キャリアの移動を抑制し、キャリアバランスを調節す
ることが可能となる。このような構成は、発光層を電子が突き抜けてしまうことにより発
生する問題(例えば素子寿命の低下)の抑制に大きな効果を発揮する。
また、電子輸送層114と第2の電極104との間に、第2の電極104に接して電子
注入層を設けてもよい。電子注入層としては、電子輸送性を有する物質からなる層中に、
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
など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含有させたもの
を用いればよい。具体例としては、Alq中にマグネシウム(Mg)を含有させたものを
用いることができる。電子注入層を設けることにより、第2の電極104からの電子注入
を効率良く行うことができる。
また、EL層103の形成方法は、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いること
ができる。例えば、真空蒸着法、インクジェット法、またはスピンコート法を用いること
ができる。また、EL層103を積層構造とする場合、各層毎に異なる成膜方法を用いて
形成してもよいし、各層全てを同一の成膜方法で形成してもよい。
また、第1の電極102、第2の電極104は、ゾル−ゲル法を用いた湿式法で形成し
てもよいし、金属材料のペーストを用いた湿式法で形成してもよい。また、スパッタリン
グ法や真空蒸着法などの乾式法で形成してもよい。
(実施の形態3)
本実施の形態では、複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子(以下、「タンデム
型の発光素子」という)の態様について、図1(B)を参照しながら説明する。タンデム
型の発光素子は、第1の電極と第2の電極との間に、複数の発光ユニットを有する発光素
子である。発光ユニットとしては、実施の形態2で示したEL層103と同様な構成を用
いることができる。つまり、実施の形態2で示した発光素子は、1つの発光ユニットを有
する発光素子であり、本実施の形態3の発光素子は、複数の発光ユニットを有する発光素
子ということができる。
図1(B)において、第1の電極501と第2の電極502との間には、第1の発光ユ
ニット511と第2の発光ユニット512が積層されている。第1の電極501と第2の
電極502は、実施の形態2と同様なものを適用することができる。また、第1の発光ユ
ニット511と第2の発光ユニット512は同じ構成であっても異なる構成であってもよ
く、各ユニットの構成は、それぞれ実施の形態2と同様なものを適用することができる。
第1の発光ユニット511と第2の発光ユニット512との間には、電荷発生層513
が設けられている。電荷発生層513は、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含み、第
1の電極501と第2の電極502に電圧を印加したときに、一方の側の発光ユニットに
電子を注入し、他方の側の発光ユニットに正孔を注入する機能を有する。有機化合物と金
属酸化物の複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動
、低電流駆動を実現することができる。
有機化合物は、正孔輸送性の有機化合物として正孔移動度が10−6cm/Vs以上
であるものを用いることが好ましい。有機化合物の具体例としては、芳香族アミン化合物
、カルバゾール化合物、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)が挙げられる。また、金属酸化物は、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ればよく、具体例としては、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
ウムが挙げられ、これらの金属酸化物は電子受容性が高いため、好ましい。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、且つ扱いやすいため、特に好ましい。
また、電荷発生層513は、単層構造でもよいし、積層構造でもよい。例えば、有機化
合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物、
及び電子輸送性の高い化合物を含む層とを積層した構造としてもよいし、有機化合物と金
属酸化物の複合材料を含む層と、透明導電膜とを積層した構造としてもよい。
本実施の形態では、2つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、本発明
はこの構成に限定されるものではない。すなわち、タンデム型の発光素子は、3つ以上の
発光ユニットを有する発光素子でもよい。なお、3つ以上の発光ユニットを有する発光素
子の場合、各発光ユニットの間には電荷発生層を有する。例えば、本発明の一態様である
有機金属錯体を用いて作製される第1のユニットと、前記有機金属錯体よりも長波長の発
光(例えば、赤色の発光)を呈する発光材料を用いて作製される第2のユニットとを有す
る発光素子を構成してもよい。また、本発明の一態様である有機金属錯体を用いて作製さ
れる第1のユニットと、前記有機金属錯体よりも長波長の発光(例えば、赤色の発光)を
呈する第1の発光材料を用いて作製される第2のユニットと、前記有機金属錯体よりも長
波長、かつ前記第1の発光材料よりも短波長の発光(例えば、緑色の発光)を呈する第2
の発光材料を用いて作製される第3のユニットとを有する発光素子を構成してもよい。こ
れらの発光素子を用いることにより、白色の発光装置を得ることができる。特に、本発明
の一態様である有機金属錯体の発光スペクトルは、ブロードなピークを有する特長がある
。このため、タンデム型の発光素子において少なくとも1つの発光ユニットに本発明の一
態様である有機金属錯体を用いることで、白の再現力(演色性)に優れた発光装置を容易
に提供することができる。
そして、本実施の形態に係るタンデム型の発光素子は、一対の電極間に複数の発光ユニ
ットを電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域で
の長寿命素子を実現することができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した発光素子を用いて作製される発光装置の
一例である、パッシブマトリクス型の発光装置、及びアクティブマトリクス型の発光装置
について説明する。
図2、図3にパッシブマトリクス型の発光装置の例を示す。
パッシブマトリクス型(単純マトリクス型ともいう)の発光装置は、ストライプ状(帯
状)に並列された複数の陽極と、ストライプ状に並列された複数の陰極とが互いに直交す
るように設けられており、その交差部に発光層が挟まれた構造となっている。従って、選
択された(電圧が印加された)陽極と選択された陰極との交点にあたる画素が点灯するこ
とになる。
図2(A)乃至図2(C)は、封止前における画素部の上面図を示す図であり、図2(
A)乃至図2(C)中の鎖線A−A’で切断した断面図が図2(D)である。
基板601上には、下地絶縁層として絶縁層602が形成されている。なお、絶縁層6
02が必要でなければ特に形成しなくともよい。絶縁層602上には、ストライプ状の複
数の第1の電極603が等間隔で配置されている(図2(A))。なお、本実施の形態で
示す第1の電極603は、実施の形態3における第1の電極102に相当する。
また、第1の電極603上には、各画素に対応する開口部605を有する隔壁604が
設けられている。隔壁604は、絶縁材料で形成されている。例えば、ポリイミド、アク
リル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト、もしくはベンゾシクロブテン等の感光
性または非感光性の有機材料や、アルキル基を含むSiOx膜等のSOG膜を絶縁材料と
して用いることができる。また、各画素に対応する開口部605は、発光領域となる(図
2(B))。
開口部を有する隔壁604上には、第1の電極603と交差する複数の隔壁606が設
けられている(図2(C))。複数の隔壁606は、それぞれ互いに平行に設けられてお
り、逆テーパ状をなしている。
第1の電極603及び隔壁604上には、EL層607及び第2の電極608が順次積
層されている(図2(D))。なお、本実施の形態で示すEL層607は、実施の形態3
におけるEL層103に相当し、第2の電極608は、実施の形態3の第2の電極104
に相当する。隔壁604及び隔壁606を合わせた高さは、EL層607及び第2の電極
608の膜厚より大きくなるように設定されているため、図2(D)に示すように複数の
領域に分離されたEL層607、及び第2の電極608が形成される。なお、複数に分離
された領域は、それぞれ電気的に独立している。
第2の電極608は、第1の電極603と交差する方向に伸長するストライプ状の電極
である。なお、逆テーパ状の隔壁606上にもEL層607及び第2の電極608を形成
する導電層の一部が形成されるが、EL層607、及び第2の電極608とは分断されて
いる。
また、必要であれば、基板601に封止缶やガラス基板などの封止材をシール材などの
接着剤で貼り合わせて封止し、発光素子が密閉された空間に配置されるようにしても良い
。これにより、発光素子の劣化を防止することができる。なお、密閉された空間には、充
填材や、乾燥した不活性ガスを充填しても良い。さらに、水分などによる発光素子の劣化
を防ぐために基板と封止材との間に乾燥材などを封入することが好ましい。乾燥剤によっ
て微量な水分が除去され、十分乾燥される。乾燥剤としては、酸化カルシウムや酸化バリ
ウムなどのアルカリ土類金属の酸化物、ゼオライト、またはシリカゲル等を用いることが
できる。アルカリ土類金属の酸化物は、化学吸着によって水分を吸収する性質を有する。
また、ゼオライトやシリカゲルは、物理吸着によって水分を吸着する性質を有する。
次に、図2(A)乃至図2(D)に示したパッシブマトリクス型の発光装置にFPC(
フレキシブルプリントサーキット)などを実装した場合の上面図を図3に示す。
図3において、画像表示を構成する画素部は、走査線群とデータ線群が互いに直交する
ように交差している。
ここで、図2における第1の電極603が、図3の走査線703に相当し、図2におけ
る第2の電極608が、図3のデータ線708に相当し、逆テーパ状の隔壁606が隔壁
706に相当する。データ線708と走査線703の間には、図2のEL層607が挟ま
れており、領域705で示される交差部が画素1つ分となる。
走査線703は配線端で接続配線709と電気的に接続され、接続配線709が入力端
子710を介してFPC711bに接続される。また、データ線708は入力端子712
を介してFPC711aに接続される。
また、必要に応じて、光の射出面に偏光板、円偏光板(楕円偏光板を含む)、位相差板
(λ/4板、λ/2板)、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよい。また
、偏光板または円偏光板に加えて反射防止膜を設けてもよい。反射防止膜を設けることに
より、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施す
ことができる。
なお、図3では、駆動回路を基板上に設けない例を示したが、基板上に駆動回路を有す
るICチップを実装させてもよい。
また、ICチップを実装させる場合には、画素部の周辺(外側)の領域に、画素部へ各
信号を伝送する駆動回路が形成されたデータ線側IC、走査線側ICをそれぞれ実装する
。実装方式は、COG方式、TCP、ワイヤボンディング方式等を用いることができる。
TCPはTABテープにICを実装したものであり、TABテープを素子形成基板上の配
線に接続してICを実装する。データ線側IC及び走査線側ICは、シリコン基板やSO
I(Silicon On Insulator)基板に形成されたものであってもよい
し、ガラス基板、石英基板、またはプラスチック基板上に形成されたものであってもよい
次に、アクティブマトリクス型の発光装置の例について、図4を用いて説明する。なお
、図4(A)は発光装置を示す上面図であり、図4(B)は図4(A)を鎖線A−A’で
切断した断面図である。本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は、素子
基板801上に設けられた画素部802と、駆動回路部(ソース側駆動回路)803と、
駆動回路部(ゲート側駆動回路)804とを有する。画素部802、駆動回路部803、
及び駆動回路部804は、シール材805によって、素子基板801と封止基板806と
の間に封止されている。
素子基板801上には、駆動回路部803及び駆動回路部804に外部からの信号(ビ
デオ信号、クロック信号、スタート信号、またはリセット信号等)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807が設けられる。ここでは、外部入力端子と
してFPC808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よい。本明細書
における発光装置は、発光装置本体だけでなく、発光装置本体にFPCまたはPWBが取
り付けられた状態のものも範疇に含むものとする。
次に、アクティブマトリクス型の発光装置の断面構造について図4(B)を用いて説明
する。なお、素子基板801上には駆動回路部803及び駆動回路部804及び画素部8
02が形成されているが、図4(B)においては、ソース側駆動回路である駆動回路部8
03と、画素部802を示している。
駆動回路部803は、nチャネル型TFT809とpチャネル型TFT810とを組み
合わせたCMOS回路を有する例を示している。なお、駆動回路部を形成する回路は、種
々のCMOS回路、PMOS回路、またはNMOS回路で形成することができる。また、
本実施の形態では、画素部が形成された基板上に駆動回路が形成されたドライバー一体型
を示すが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、画素部が形成された基板とは別
の基板に駆動回路を形成することもできる。
画素部802は、スイッチング用のTFT811と、電流制御用のTFT812と、電
流制御用TFT812の配線(ソース電極またはドレイン電極)に電気的に接続された陽
極813とを含む複数の画素により形成されている。また、陽極813の端部を覆って絶
縁物814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。なお、スイッチング用のTFT811や電流制御用のTFT812といった
TFTの構造は、特に限定されない。例えば、スタガ型のTFTでもよいし、逆スタガ型
のTFTでもよい。また、トップゲート型のTFTでもよいし、ボトムゲート型のTFT
でもよい。また、TFTに用いる半導体の材料についても特に限定されず、シリコンを用
いてもよいし、インジウム、ガリウム、及び亜鉛を含む酸化物等の酸化物半導体を用いて
もよい。また、TFTに用いる半導体の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体
を用いてもよいし、結晶性半導体を用いてもよい。
発光素子817は、陽極813、EL層815、及び陰極816によって構成されてい
る。発光素子の構造、材料等については実施の形態2で説明したため、ここでは詳細な説
明を省略する。なお、図4における陽極813、EL層815、及び陰極816はそれぞ
れ実施の形態2における第1の電極102、EL層103、第2の電極104に相当する
。また、ここでは図示しないが、陰極816は外部入力端子であるFPC808に電気的
に接続されている。
絶縁物814は、陽極813の端部に設けられている。そして、絶縁物814の上層に
形成される陰極816の被覆性を少なくとも良好なものとするため、絶縁物814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814の上端部または下端部に曲率半径(0.2μm〜3μm)を有する曲面を持たせ
るのが好ましい。また、絶縁物814の材料としては、感光性の光によってエッチャント
に不溶解性となるネガ型の感光性樹脂、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポ
ジ型の感光性樹脂などの有機化合物や、酸化シリコン、酸窒化シリコン等の無機化合物を
用いることができる。
また、図4(B)に示す断面図では発光素子817を1つのみ図示しているが、画素部
802においては、複数の発光素子がマトリクス状に配置されている。例えば、画素部8
02に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。
また、発光素子817は、素子基板801、封止基板806、及びシール材805で囲
まれた空間818に設けられている。空間818は、希ガスまたは窒素ガスが充填されて
いてもよいし、シール材805で充填されていてもよい。
シール材805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好ましく、例
えばエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、封止基板806としては、ガラス基板
、石英基板、またはFRP(Fiberglass−Reinforced Plast
ics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエステル、もしくはアクリルからなる
プラスチック基板等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。
(実施の形態5)
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した発光装置を用いて作製される電子機器及
び照明装置の具体例について、図5、図6を用いて説明する。
本発明を適用可能な電子機器の一例として、テレビジョン装置(テレビ、またはテレビ
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、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響
再生装置、遊技機(パチンコ機、スロットマシン等)、ゲーム筐体が挙げられる。これら
の電子機器および照明装置の具体例を図5、図6に示す。
図5(A)は、テレビジョン装置9100を示している。テレビジョン装置9100は
、筐体9101に表示部9103が組み込まれている。本発明の一態様を用いて作製され
る発光装置は、表示部9103に用いることが可能であり、表示部9103により映像を
表示することが可能である。なお、ここではスタンド9105により筐体9101を支持
した構成を示している。
テレビジョン装置9100の操作は、筐体9101が備える操作スイッチや、別体のリ
モコン操作機9110により行うことができる。リモコン操作機9110が備える操作キ
ー9109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9103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9110に、当該リモコン操作
機9110から出力する情報を表示する表示部9107を設ける構成としてもよい。
図5(A)に示すテレビジョン装置9100は、受信機やモデムなどを備えている。テ
レビジョン装置9100は、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。
本発明の一態様を用いて作製される発光装置は、色度が良好であるため、当該発光装置
をテレビジョン装置の表示部9103に用いることで、従来に比べて画質の向上した画像
を表示することが可能となる。
図5(B)はコンピュータであり、本体9201、筐体9202、表示部9203、キ
ーボード9204、外部接続ポート9205、ポインティングデバイス9206等を含む
。コンピュータは、本発明の一態様を用いて作製される発光装置をその表示部9203に
用いることにより作製される。
また、本発明の一態様を用いて作製される発光装置は、色度が良好な発光装置であるた
め、当該発光装置をコンピュータの表示部9203に用いることで、従来に比べて画質の
向上した画像を表示することが可能となる。
図5(C)は携帯型ゲーム機であり、筐体9301と筐体9302の2つの筐体で構成
されており、連結部9303により、開閉可能に連結されている。筐体9301には表示
部9304が組み込まれ、筐体9302には表示部9305が組み込まれている。また、
図5(C)に示す携帯型ゲーム機は、操作キー9309、接続端子9310、センサ93
11(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
、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン9312等の入力手
段を備えている。さらに、スピーカ部9306、記録媒体挿入部9307、LEDランプ
9308等を備えていてもよい。もちろん、携帯型ゲーム機の構成は上述のものに限定さ
れず、表示部9304および表示部9305の両方、または一方に上記実施の形態を適用
して形成される発光装置が少なくとも用いられていればよい。
図5(C)に示す携帯型ゲーム機は、記録媒体に記録されているプログラムまたはデー
タを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型ゲーム機と無線通信を行って情報を
共有する機能を有する。なお、図5(C)に示す携帯型ゲーム機が有する機能はこれに限
定されず、様々な機能を有することができる。
また、本発明の一態様を用いて作製される発光装置は、色度が良好な発光装置であるた
め、当該発光装置を携帯型ゲーム機の表示部(9304、9305)に用いることで、従
来に比べて画質の向上した画像を表示することが可能となる。
図5(E)は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機9500は、筐体9501
に組み込まれた表示部9502の他、操作ボタン9503、外部接続ポート9504、ス
ピーカ9505、マイク9506などを備えている。携帯電話機9500は、本発明の一
態様を用いて作製される発光装置を表示部9502に用いることにより作製される。
図5(E)に示す携帯電話機9500は、表示部9502を指などで触れることで、情
報を入力する、電話を掛ける、またはメールを作成するなどの操作を行うことができる。
表示部9502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、またはメールを作成する場合は、表示部9502を文字の入力
を主とする入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、
表示部9502の画面のほとんどにキーボードまた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9500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9500の向き(縦向きか横向きか)を判
断して、表示部9502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9502を触れる、または筐体9501の操作
ボタン9503の操作により行われる。また、表示部9502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9502の光センサで検出される信号を検知し、表
示部9502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。
また、表示部9502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9502に掌や指を触れ、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また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。
本発明の一態様を用いて作製される発光装置は、色度が良好な発光装置であるため、当
該発光装置を携帯電話機の表示部9502に用いることで、従来に比べて画質の向上した
画像を表示することが可能となる。
図5(D)は卓上型の照明装置であり、照明部9401、傘9402、可変アーム94
03、支柱9404、台9405、電源スイッチ9406を含む。卓上型の照明装置は、
本発明の一態様を用いて作製される発光装置を照明部9401に用いることにより作製さ
れる。なお、照明装置の形式は、卓上型に限らず、天井固定型や、壁掛け型、携帯型も含
まれる。
図6は、本発明の一態様を用いて作製される発光装置を、室内の照明装置1001とし
て用いた例である。本発明の一態様を用いて作製される発光装置は大面積化も可能である
ため、大面積の照明装置として用いることができる。また、上記実施の形態で示した発光
装置は、薄型化が可能であるため、ロール型の照明装置1002として用いることもでき
る。なお、図6に示すように、室内の照明装置1001を備えた部屋で、図5(D)で説
明した卓上型の照明装置1003を併用してもよい。
以上のように、本発明の一態様を用いて作製される発光装置を用いて電子機器や照明装
置を提供することができる。本発明の一態様を用いて作製される発光装置の適用範囲は極
めて広く、様々な分野の電子機器に適用することが可能である。
(合成例1)
本実施例では、実施の形態1の構造式(100)で表される本発明の一態様である有機
金属錯体、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)])の合成例を具体的に例示する
<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>
まず、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50mL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
成スキームを下記(a−1)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>
次に、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、本発明の一態様である有機金属
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
ムを下記(b−1)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。また、H−NMRチャートを図7に示す。この結果から、本合成例1
において、上述の構造式(100)で表される本発明の一態様である有機金属錯体[Ir
(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).
次に、[Ir(Mptz)]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(0.106mmol/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(0.106mmol/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8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。また、図8において2本の実線が示されている
が、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。なお、
図8に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.106mmol/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8に示すとおり、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(Mptz)]は、4
98nm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
また、得られた本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(Mptz)]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−DTA241
0SA)により測定した。真空度1×10−3Paにて、昇温速度を10℃/minに設
定し、[Ir(Mptz)]を含む試料を昇温したところ、311℃にて5%の重量減
少が見られた。この結果から、[Ir(Mptz)]は良好な昇華性を備えていること
がわかった。
(合成例2)
本実施例では、実施の形態1の構造式(122)で表される本発明の一態様である有機
金属錯体、トリス[3−(4−フルオロフェニル)−5−メチル−4−フェニル−4H−
1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(MFptz)])
の合成例を具体的に例示する。
<ステップ1;4−フルオロベンゾイルヒドラジンの合成>
まず、100mL三ツ口フラスコに4−フルオロ安息香酸エチル10g、エタノール3
0mLを入れ、撹拌した。この混合溶液にヒドラジン一水和物10mLを加え、80℃で
4時間加熱撹拌し、反応させた。反応混合物を水100mLに注ぎ入れ、固体を析出させ
た。この固体を吸引ろ過し、エタノールとヘキサンの混合溶媒で洗浄して、4−フルオロ
ベンゾイルヒドラジンを得た(白色固体、収率83%)。ステップ1の合成スキームを下
記(a−2)に示す。
<ステップ2;N−[1−(エチルスルファニル)エチリデン]アニリンの合成>
次に、100mL三口フラスコにナトリウムエトキシド4.5g、チオアセトアニリド
9.8g、エタノール50mLを入れ、室温で1時間撹拌した。その後、この混合物にヨ
ードエタン5.3mLを加え、60℃で5時間加熱撹拌し、反応させた。反応後、エタノ
ールを減圧下にて留去し、褐色油状物を得た。この油状物をジクロロメタンに溶解し、水
、次いで飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。得られた有機層に無水硫酸マグネシ
ウムを加えて乾燥させた。乾燥した後の溶液を自然ろ過した。得られたろ液を濃縮するこ
とによりN−[1−(エチルスルファニル)エチリデン]アニリンを得た(褐色固体、収
率73%)。ステップ2の合成スキームを下記(b−2)に示す。
<ステップ3;3−(4−フルオロフェニル)−5−メチル−4−フェニル−4H−1,
2,4−トリアゾール(略称:HMFptz)の合成>
次に、上記ステップ1で得られた4−フルオロベンゾイルヒドラジン5.8gと、上記
ステップ2で得られたN−[1−(エチルスルファニル)エチリデン]アニリン8.5g
と、1−ブタノール40mLを100mL三ツ口フラスコに入れ、11時間120℃で加
熱還流し、反応させた。反応混合物を濃縮して褐色固体を得た。この固体をシリカゲルカ
ラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒には酢酸エチルを用いた。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で洗浄し、3−(4−フル
オロフェニル)−5−メチル−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:
HMFptz)を得た(白色固体、収率56%)。ステップ3の合成スキームを下記(c
−2)に示す。
<ステップ4;トリス[3−(4−フルオロフェニル)−5−メチル−4−フェニル−4
H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(MFptz)
])の合成>
さらに、上記ステップ3で得られた配位子HMFptz1.92g、トリス(アセチル
アセトナト)イリジウム(III)0.74g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30時間加熱し、反応させた。反
応物をジクロロメタンに溶解し、この溶液をろ過した。得られた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、
メタノール溶媒にて再結晶し、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(MFptz)
]を得た(淡い黄色粉末、収率27%)。ステップ4の合成スキームを下記(d−2)
に示す。
上記ステップ4で得られた淡い黄色粉末の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分
析結果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図9に示す。この結果から、本合成
例2において、上述の構造式(122)で表される本発明の一態様である有機金属錯体[
Ir(MFptz)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):2.10(s,9H),6.30(m,6H),6
.51(dd,3H),7.35(m,3H),7.48(m,3H),7.62(m,
9H).
次に、[Ir(MFptz)]のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(吸
収スペクトル)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(0.038m
mol/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(0.23mmol/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10に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度ま
たは発光強度を表す。また、図10において2本の実線が示されているが、細い実線は吸
収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。なお、図10に示す吸収
スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.038mmol/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10に示すとおり、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(MFptz)]は
、460、483nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは水色の発光
が観測された。
本実施例で説明した[Ir(MFptz)]は、実施例1で説明した[Ir(Mpt
z)]におけるトリアゾール環の3位に結合するフェニル基の4位の水素がフルオロ基
に置換されたものである。そして、実施例1及び本実施例で説明した発光スペクトルの測
定結果が示すように、[Ir(Mptz)]に比較して、[Ir(MFptz)]の
方が短波長側に発光ピークを有することが示された。このように、トリアゾール環の3位
に結合するフェニル基に対し、少なくとも一つの電子吸引性の置換基(本実施例ではフル
オロ基)を有する有機金属錯体は、電子吸引性の置換基を有さない有機金属錯体に比較し
て短波長側に発光ピークを有する。
(合成例3)
本実施例では、実施の形態1の構造式(104)で表される本発明の一態様である有機
金属錯体、トリス(5−シクロヘキシル−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(chptz)])の合成例を具体的
に例示する。
<ステップ1;シクロヘキサノヒドラジドの合成>
まず、100mL三ツ口フラスコにシクロヘキサンカルボン酸メチル5.0g、エタノ
ール50mLを入れ、撹拌した。この混合溶液にヒドラジン一水和物5mLを加え、80
℃で9時間加熱撹拌し、反応させた。反応混合物を水100mLに注ぎ入れると、白色固
体が析出した。この懸濁液に酢酸エチルを加え、有機層と水層を分液した。得られた有機
層を飽和食塩水で洗浄し、有機層に無水硫酸マグネシウムを加え乾燥した。得られた混合
物を自然ろ過し、ろ液を濃縮してシクロヘキサノヒドラジドを得た(白色固体、収率58
%)。ステップ1の合成スキームを下記(a−3)に示す。
<ステップ2;N−[(エチルスルファニル)フェニルメチリデン]アニリンの合成>
次に、300mL三口フラスコにナトリウムエトキシド3.2g、N−フェニルチオベ
ンズアミド10gを入れ、エタノール60mLを加えて室温で1時間撹拌した。その後、
この混合物にヨードエタン3.7mLを加え、60℃で6時間加熱撹拌し、反応させた。
反応後、エタノールを減圧下にて留去し、油状物を得た。この油状物をジクロロメタンに
溶解し、水、次いで飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。得られた有機層に無水硫
酸マグネシウムを加えて乾燥した。得られた混合物を自然ろ過し、ろ液を濃縮してN−[
(エチルスルファニル)フェニルメチリデン]アニリンを得た(褐色油状物、粗収率11
0%)。ステップ2の合成スキームを下記(b−3)に示す。
<ステップ3;3−シクロへキシル−4,5−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾ
ール(略称:Hchptz)の合成>
次に、上記ステップ1で得られたシクロヘキサノヒドラジド1.9gと、上記ステップ
2で得られたN−[(エチルスルファニル)フェニルメチリデン]アニリン3.5gと、
1−ブタノール40mLを反応容器に入れ、8時間加熱還流し、反応させた。反応後、減
圧下にて1−ブタノールを留去したところ固体を得た。この固体をヘキサンで洗浄した。
さらに得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒に
は酢酸エチルを用いた。得られたフラクションを濃縮して白色固体を得た。この固体をク
ロロホルムとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、3−シクロへキシル−4,
5−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:Hchptz)を得た(白色
固体、収率57%)。ステップ3の合成スキームを下記(c−3)に示す。
<ステップ4;トリス(5−シクロヘキシル−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(chptz)])の合成>
さらに、上記ステップ3で得られた配位子Hchptz0.95g、トリス(アセチル
アセトナト)イリジウム(III)0.31g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48時間加熱し、反応させた。反
応物をジクロロメタンに溶解し、この溶液をろ過した。得られた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、
エタノール溶媒にて再結晶し、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(chptz)
]を得た(淡い黄色粉末、収率10%)。ステップ4の合成スキームを下記(d−3)
に示す。
上記ステップ4で得られた淡い黄色粉末の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分
析結果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図11に示す。この結果から、本合
成例3において、上述の構造式(104)で表される本発明の一態様である有機金属錯体
[Ir(chptz)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):1.04−1.30(m,9H),1.52−1.
77(m,18H),6.29(m,6H),6.51(brs,3H),6.84(m
,3H),7.34(m,3H),7.50(m,3H),7.61(m,9H).
次に、[Ir(chptz)]のジクロロメタン溶液の吸収スペクトル及び発光スペ
クトルを測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製
V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.10mmol/L)を石英セルに入れ
、室温で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホト
ニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.62mmol/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12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。また、図
12において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線
は発光スペクトルを示している。なお、図12に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン
溶液(0.10mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロ
ロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している
図12に示すとおり、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(chptz)]は
、502nm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4)
本実施例では、実施の形態1の構造式(123)で表される本発明の一態様である有機
金属錯体、トリス[4−(2,6−ジメチルフェニル)−3−(4−フルオロフェニル)
−5−メチル−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir
(MFptz−dmp)])の合成例を具体的に例示する。
<ステップ1;N−[1−(エチルスルファニル)エチリデン]−2,6−ジメチルアニ
リンの合成>
まず、200mL三ツ口フラスコに2,6−ジメチルアセトアニリド8.1g、トルエ
ン100mLを入れ、撹拌混合した。この混合物に2,4−ビス(4−メトキシフェニル
)−1,3,2,4−ジチアジホスフェタン−2,4−ジスルフィド(ローソン試薬)1
0gを加え、120℃で2時間加熱撹拌し、反応させた。反応溶液を濃縮し、油状物を得
た。この油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒は、ヘ
キサン:酢酸エチル=5:1を用いた。得られたフラクションを濃縮してN−(2,6−
ジメチルフェニル)チオアセトアニリドを褐色油状物で得た。得られた油状物とナトリウ
ムエトキシド3.4g、エタノール40mLを100mL三口フラスコに入れ、室温で1
時間撹拌した。その後、この混合物にヨードエタン4.0mLを加え、60℃で5時間加
熱撹拌し、反応させた。反応後、減圧下にてエタノールを留去し、褐色油状物を得た。こ
の油状物をジクロロメタンに溶かし、水、次いで飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄し
た。洗浄後、得られた有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥した。得られた混合物
を自然ろ過し、ろ液を濃縮することによりN−[1−(エチルスルファニル)エチリデン
]−2,6−ジメチルアニリンを得た(褐色固体、粗収率76%)。ステップ1の合成ス
キームを下記(a−4)に示す。
<ステップ2;4−(2,6−ジメチルフェニル)−5−(4−フルオロフェニル)−3
−メチル−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:HMFptz−dmp)の合成>
次に、上記ステップ1で得られたN−[1−(エチルスルファニル)エチリデン]−2
,6−ジメチルアニリン13.2g、1−ブタノール20mL、4−フルオロベンゾイル
ヒドラジン5.8gを100mL三ツ口フラスコに入れ、130℃で17時間加熱撹拌し
、反応させた。反応溶液を減圧下にて濃縮し、褐色油状物を得た。この油状物に酢酸エチ
ルを加えたところ、固体が析出した。得られた懸濁液を吸引ろ過した。得られたろ取物を
酢酸エチルとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより4−(2,6−ジメチルフェ
ニル)−5−(4−フルオロフェニル)−3−メチル−4H−1,2,4−トリアゾール
(略称:HMFptz−dmp)を得た(白色固体、収率15%)。ステップ2の合成ス
キームを下記(b−4)に示す。
<ステップ3;トリス[4−(2,6−ジメチルフェニル)−3−(4−フルオロフェニ
ル)−5−メチル−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[
Ir(MFptz−dmp)])の合成>
さらに、上記ステップ2で得られた配位子HMFptz−dmp1.63g、トリス(
アセチルアセトナト)イリジウム(III)0.57g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、245℃にて45時間加熱し、反応さ
せた。反応物をジクロロメタンに溶解し、この溶液をろ過した。得られたろ液の溶媒を留
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2回精製し
た。さらに、酢酸エチル溶媒にて再結晶し、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(
MFptz−dmp)]を得た(淡い黄色粉末、収率13%)。ステップ3の合成スキ
ームを下記(c−4)に示す。
上記ステップ3で得られた淡い黄色粉末の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分
析結果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図13に示す。この結果から、本合
成例4において、上述の構造式(123)で表される本発明の一態様である有機金属錯体
[Ir(MFptz−dmp)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):1.94(s,9H),2.09(s,9H),2
.14(s,9H),6.33(m,6H),6.69(dd,3H),6.94(m,
6H),7.43(t,3H).
次に、[Ir(MFptz−dmp)]のジクロロメタン溶液の吸収スペクトル及び
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(0.0568mmol/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(0.341
mmol/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14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。また、図14において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを
示し、太い実線は発光スペクトルを示している。なお、図14に示す吸収スペクトルは、
ジクロロメタン溶液(0.0568mmol/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14に示すとおり、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(MFptz−dmp
]は、448,476nm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。
(比較例1)
本比較例では、下記の構造式で表されるトリス(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(ptz)])の合成例を具
体的に例示する。
<ステップ1;N−[(エチルスルファニル)フェニルメチリデン]アニリンの合成>
まず、300mL三口フラスコにナトリウムエトキシド3.2g、N−フェニルチオベ
ンズアミド10g、エタノール60mLを入れ、この混合溶液を室温で1時間撹拌した。
その後、この混合溶液にヨードエタン3.7mLを加え、60℃で6時間加熱撹拌し、反
応させた。反応後、エタノールを減圧下にて留去し、褐色油状物を得た。この油状物をジ
クロロメタンに溶解し、水、次いで飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。洗浄後、
得られた有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥した。得られた混合物を自然ろ過し
、ろ液を濃縮してN−[(エチルスルファニル)フェニルメチリデン]アニリンを得た(
褐色油状物、粗収率110%)。ステップ1の合成スキームを下記(a−5)に示す。
<ステップ2;3,4−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:Hptz
)の合成>
次に、上記ステップ1で得られたN−[(エチルスルファニル)フェニルメチリデン]
アニリン13g、ホルミルヒドラジン3.1g、1−ブタノール60mLを200mL三
ツ口フラスコに入れ、この混合溶液を120℃で5時間加熱撹拌し、反応させた。その後
、反応沈殿物を吸引ろ過することにより除去し、得られたろ液を濃縮して褐色固体を得た
。この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒には、まず
トルエンを用い、次いでトルエン:酢酸エチル=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、白色固体を得た。この固体をエタノールとヘキサンの混合溶媒に
て再結晶することにより、3,4−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾール(略称
:Hptz)を得た(白色固体、収率19%)。ステップ2の合成スキームを下記(b−
5)に示す。
<ステップ3;トリス(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(ptz)])の合成>
次に、上記ステップ2で得られた配位子Hptz2.10g、トリス(アセチルアセト
ナト)イリジウム(III)0.93g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44時間加熱し、反応させた。反応物を
ジクロロメタンに溶解し、この溶液をろ過した。得られたろ液の精製を試みたが、目的の
イリジウム錯体を確認することは出来なかった。ステップ3の合成スキームを下記(c−
5)に示す。
本比較例で説明したように、[Ir(ptz)]は、合成が困難であった。このよう
に、トリアゾール環の5位に結合している置換基が水素の場合、実施例1〜4で例示した
本発明の一態様である有機金属錯体と比較して、著しく収率が悪いか、または合成できな
いことが判明した。すなわち、本発明の一態様である有機金属錯体は、錯体の合成の際に
分解反応が抑制できるため、[Ir(ptz)]に比較して合成の収率が飛躍的に向上
する。
(比較例2)
本比較例では、下記の構造式で表されるトリス[4−(4−tert−ブチルフェニル
)−3,5−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略
称:[Ir(taz−tBuP)])の合成例を具体的に例示する。
<ステップ1;N,N’−ジベンゾイルヒドラジンの合成>
まず、200mLの三ツ口フラスコにベンゾイルヒドラジン6.6g、N−メチル−2
−ピロリドン(NMP)50mLを入れ混合した。この混合溶液にベンゾイルクロライド
5mLとNMP10mLの混合溶液を50mL滴下ロートより滴下し、室温で1時間撹拌
し、反応させた。反応混合溶液を250mLの水に加えたところ、白色固体が析出した。
析出した固体を1Mの塩酸で洗浄し、吸引ろ過して白色固体を得た。得られた固体をメタ
ノールで洗浄し、N,N’−ジベンゾイルヒドラジンを得た(白色固体、収率65%)。
ステップ1の合成スキームを下記(a−6)に示す。
<ステップ2;1,2−ビス[クロロ(フェニル)メチリデン]ヒドラジンの合成>
次に、上記ステップ1で得られたN,N’−ジベンゾイルヒドラジン7.5g、トルエ
ン100mLを300mL三ツ口フラスコに入れ混合した。この混合溶液に五塩化リン1
3gを加えて110℃で4時間加熱撹拌し、反応させた。反応溶液を250mLの水に加
えて1時間撹拌した。撹拌後、有機層と水層を分離し、有機層を水、次いで飽和炭酸水素
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、ろ液を濃縮して固体を得た。この固体をメタノールで
洗浄して、1,2−ビス[クロロ(フェニル)メチリデン]ヒドラジンを得た(黄色固体
、収率82%)。ステップ2の合成スキームを下記(b−6)に示す。
<ステップ3;4−(4−tert−ブチルフェニル)−3,5−ジフェニル−4H−1
,2,4−トリアゾール(略称:Htaz−tBuP)の合成>
次に、上記ステップ2で得られた1、2−ビス[クロロ(フェニル)メチリデン]ヒド
ラジン7.0gと、4−tert−ブチルアニリン3.8g、N,N−ジメチルアニリン
100mLを200mL三ツ口フラスコに入れ、120℃で6時間加熱撹拌し、反応させ
た。反応溶液を1Mの塩酸に加え30分撹拌し、固体を析出させて、懸濁液とした。この
懸濁液にトルエンを加え、有機層を抽出した。得られた有機層を水、次いで飽和炭酸ナト
リウム水溶液で洗浄した。有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させ、この混合物
を自然ろ過した。得られたろ液を濃縮して黄色固体を得た。この固体をヘキサンとエタノ
ールの混合溶媒で再結晶し、4−(4−tert−ブチルフェニル)−3,5−ジフェニ
ル−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:Htaz−tBuP)を得た(白色固体、
収率54%)。ステップ3の合成スキームを下記(c−6)に示す。
<ステップ4;トリス[4−(4−tert−ブチルフェニル)−3,5−ジフェニル−
4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(taz−tB
uP)])の合成>
次に、上記ステップ3で得られた配位子Htaz−tBuP1.33g、トリス(アセ
チルアセトナト)イリジウム(III)0.37g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43時間加熱し、反応させた
。反応物をジクロロメタンに溶解し、この溶液をろ過した。得られたろ液の溶媒を留去し
、ジクロロメタンを展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製した。
さらに、酢酸エチル溶媒にて再結晶し、本発明の比較例である有機金属錯体[Ir(ta
z−tBuP)]を得た(黄色粉末、収率31%)。ステップ4の合成スキームを下記
(d−6)に示す。
上記ステップ4で得られた黄色粉末の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析結
果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図27に示す。この結果から、本比較例
で示した合成法により、[Ir(taz−tBuP)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):1.38(s,27H),6.43(d,3H),
6.53(t,3H),6.81(d,6H),7.16−7.24(m,9H),7.
32(d,3H),7.41(m,9H),7.52(t,6H).
次に、[Ir(taz−tBuP)]のジクロロメタン溶液の吸収スペクトル及び発
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(0.097mmol/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(0.58mmo
l/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28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。
また、図28において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、
太い実線は発光スペクトルを示している。なお、図28に示す吸収スペクトルは、ジクロ
ロメタン溶液(0.58mmol/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28に示すとおり、本発明の比較例である有機金属錯体[Ir(taz−tBuP)
]は、511nm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。
本比較例で説明した[Ir(taz−tBuP)]は、実施例1で説明した[Ir(
Mptz)]や、実施例3で説明した[Ir(chptz)]に比較して、長波長側
に発光ピークを有している。このことから、トリアゾール環の5位に結合している置換基
がフェニル基の場合、メチル基やシクロヘキシル基に比較して発光スペクトルが長波長側
にシフトしてしまうことがわかる。すなわち、トリアゾール環の5位に結合している置換
基が、炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数5〜8のシクロアル
キル基、置換基を有していてもよい炭素数7〜10のアラルキル基のいずれかである本発
明の一態様である有機金属錯体は、トリアゾール環の5位に結合している置換基がフェニ
ル基である有機金属錯体に比較して短波長側に発光ピークを有する。このため、青色の波
長域の燐光を示す材料を作製する上で、本発明の一態様である有機金属錯体の方が[Ir
(taz−tBuP)]に比較して有利である。
本実施例では、実施の形態1の構造式(100)で表される有機金属錯体、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:[Ir(Mptz)])を用いた発光素子(以下、「発光素子1」という)
について説明する。なお、本実施例で用いた材料の一部の構造式を以下に示す。
(発光素子1)
まず、ガラス基板上に酸化珪素を含むインジウムスズ酸化物(略称:ITSO)をスパ
ッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第1の電極を形成した。第1の電極の膜厚
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ガラス
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。その後、第1の電極上に、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)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を形成した。複合材料を含む層
の膜厚は50nmとし、TCTAと酸化モリブデンの比率は、重量比で2:1(=TCT
A: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
数の蒸発源を用いて、複数の材料を同時に蒸着する方法を指す。
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、複合材料を含む層上にTCTAを10nmの膜
厚となるように成膜し、正孔輸送層を形成した。
さらに、9−[4−(4,5−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イ
ル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzTAZ I)と、実施の形態1の構造
式(100)で表される有機金属錯体である[Ir(Mptz)]とを共蒸着すること
により、正孔輸送層上に30nmの膜厚の発光層を形成した。ここで、CzTAZ Iと
[Ir(Mptz)]との重量比は、1:0.06(=CzTAZ I:[Ir(Mp
tz)])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、発光層上に、3−(4−ビフェニリル)−4
−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称
:TAZ 01)を膜厚10nmとなるように成膜し、続いてTAZ 01層の上にバソ
フェナントロリン(略称:BPhen)を膜厚20nmとなるように成膜した。こうして
、TAZ 01からなる層及びBPhenからなる層を積層した電子輸送層を発光層上に
形成した。
さらに、電子輸送層上にフッ化リチウムを1nmの膜厚となるように成膜し、電子注入
層を形成した。
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、電子注入層上にアルミニウムを200nmの膜
厚となるように成膜することにより、陰極として機能する第2の電極を形成した。このよ
うにして、発光素子1を作製した。
発光素子1の電流密度−輝度特性を図15に示す。また、電圧−輝度特性を図16に示
す。また、輝度−電流効率特性を図17に示す。また、0.5mAの電流を流した時の発
光スペクトルを図18に示す。図18から、発光素子1の発光は、[Ir(Mptz)
]からの発光であることがわかった。859cd/mの輝度の時の発光素子1のCIE
色度座標は(x,y)=(0.24,0.44)であり、青緑色の発光が得られた。また
、図17から分かるように、発光素子1の859cd/mにおける電流効率は35.1
cd/Aであり、極めて高い電流効率を示すことがわかった。また、図16から、859
cd/mにおける駆動電圧は5.0Vであり、パワー効率は22.0lm/Wであった
。この結果から、発光素子1は、ある一定の輝度を得るための電圧が低く、低消費電力で
ありながら、極めて高い電流効率、パワー効率を有することがわかった。
本実施例では、実施の形態1の構造式(122)で表される有機金属錯体、トリス[3
−(4−フルオロフェニル)−5−メチル−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾ
ラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(MFptz)])を用いた発光素子(以
下、「発光素子2」という)について説明する。
(発光素子2)
発光素子2の素子構造は、発光層を除いて発光素子1の素子構造と同様とした。また、
発光素子2の作製方法についても、発光素子1の作製方法に準じて作製した。すなわち、
ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウムスズ酸化物(第1の電極)、TCTAと酸化
モリブデンとを共蒸着した複合材料を含む層、TCTA(正孔輸送層)、発光層、TAZ
01及びBPhenの積層(電子輸送層)、フッ化リチウム(電子注入層)、アルミニ
ウム(第2の電極)を作製した。
発光素子2の発光層は、CzTAZ Iと、実施の形態1の構造式(122)で表され
る有機金属錯体である[Ir(MFptz)]とを共蒸着して、膜厚30nmとなるよ
うに形成した。ここで、CzTAZ Iと[Ir(MFptz)]との重量比は、1:
0.06(=CzTAZ I:[Ir(MFptz)])となるように調節した。
発光素子2の電流密度−輝度特性を図19に示す。また、電圧−輝度特性を図20に示
す。また、輝度−電流効率特性を図21に示す。また、0.5mAの電流を流した時の発
光スペクトルを図22に示す。図22から、発光素子2の発光は、[Ir(MFptz)
]からの発光であることがわかった。1050cd/mの輝度の時の発光素子2のC
IE色度座標は(x,y)=(0.20,0.31)であり、水色発光が得られた。また
、図21から分かるように、発光素子2の1050cd/mにおける電流効率は10.
4cd/Aであり、高い電流効率を示すことがわかった。また、図20から、1050c
d/mにおける駆動電圧は5.4Vであり、パワー効率は6.0lm/Wであった。こ
の結果から、発光素子2は、ある一定の輝度を得るための電圧が低く、低消費電力であり
ながら、高い電流効率を有することがわかった。
本実施例では、実施の形態1の構造式(104)で表される有機金属錯体、トリス(5
−シクロヘキシル−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(chptz)])を用いた発光素子(以下、「発光素子3
」という)について説明する。なお、本実施例で用いた材料の一部の構造式を以下に示す
(発光素子3)
まず、ガラス基板上に酸化珪素を含むインジウムスズ酸化物をスパッタリング法にて成
膜し、陽極として機能する第1の電極を形成した。第1の電極の膜厚は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ガラス
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。その後、第1の電極上に、4−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イ
ル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)と酸化モリブデン(VI)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を形成した。
複合材料を含む層の膜厚は50nmとし、BPAFLPと酸化モリブデンの比率は、重量
比で2:1(=BPAFLP:酸化モリブデン)となるように調節した。なお、共蒸着法
とは、一つの処理室内で複数の蒸発源を用いて、複数の材料を同時に蒸着する方法を指す
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、複合材料を含む層上にBPAFLPを10nm
の膜厚となるように成膜し、正孔輸送層を形成した。
さらに、CzTAZ Iと、実施の形態1の構造式(104)で表される有機金属錯体
である[Ir(chptz)]とを共蒸着することにより、正孔輸送層上に30nmの
膜厚の発光層を形成した。ここで、CzTAZ Iと[Ir(chptz)]との重量
比は、1:0.06(=CzTAZ I:[Ir(chptz)])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、発光層上に、CzTAZ Iを膜厚10nm
となるように成膜し、続いてCzTAZ I層の上にBPhenを膜厚20nmとなるよ
うに成膜した。こうして、CzTAZ Iからなる層及びBPhenからなる層を積層し
た電子輸送層を発光層上に形成した。
さらに、電子輸送層上にフッ化リチウムを1nmの膜厚となるように成膜し、電子注入
層を形成した。
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、電子注入層上にアルミニウムを200nmの膜
厚となるように成膜することにより、陰極として機能する第2の電極を形成した。このよ
うにして、発光素子3を作製した。
発光素子3の電流密度−輝度特性を図23に示す。また、電圧−輝度特性を図24に示
す。また、輝度−電流効率特性を図25に示す。また、0.1mAの電流を流した時の発
光スペクトルを図26に示す。図26から、発光素子3の発光は、[Ir(chptz)
]からの発光であることがわかった。956cd/mの輝度の時の発光素子3のCI
E色度座標は(x,y)=(0.25,0.44)であり、青緑色の発光が得られた。ま
た、図25から分かるように、発光素子3の956cd/mにおける電流効率は21.
5cd/Aであり、極めて高い電流効率を示すことがわかった。また、図24から、95
6cd/mにおける駆動電圧は5.4Vであり、パワー効率は12.5lm/Wであっ
た。この結果から、発光素子3は、ある一定の輝度を得るための電圧が低く、低消費電力
でありながら、極めて高い電流効率、パワー効率を有することがわかった。
なお、本発明の一態様である有機金属錯体を用いて実施例5乃至実施例7で作製した発光
素子の概要を表1に示す。
(合成例5)
本実施例では、実施の形態1の構造式(101)で表される本発明の一態様である有機
金属錯体、トリス(3,4−ジフェニル−5−プロピル−4H−1,2,4−トリアゾラ
ト)イリジウム(III)(略称:[Ir(Prptz)])の合成例を具体的に例示
する。
<ステップ1;N−フェニルブチルアミドの合成>
まず、アニリン16g、テトラヒドロフラン(THF)200mL、トリエチルアミン
(EtN)26gを500mL三ツ口フラスコに入れ、氷冷下撹拌した。この混合溶液
に、ブチリルクロリド18gとTHF50mLの混合溶液を100mL滴下ロートより滴
下した。滴下後、室温まで昇温しながら2時間撹拌した。撹拌後、反応混合物を水200
mLへ注ぎ、室温で撹拌した。この混合溶液を有機層と水層に分液し、得られた水層をク
ロロホルムで抽出した。抽出溶液と先に得られた有機層を合わせて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。乾燥後の混合物を自然ろ
過し、ろ液を濃縮して固体を得た。この固体をクロロホルムとヘキサンの混合溶媒にて洗
浄し、N−フェニルブチルアミドを得た(白色固体、収率92%)。ステップ1の合成ス
キームを下記(a−7)に示す。
<ステップ2;N−フェニルチオブチルアミドの合成>
次に、上記ステップ1で得られたN−フェニルブチルアミド15.0g、トルエン12
0mLを300mL三ツ口フラスコに入れ混合した。この混合物に2,4−ビス(4−メ
トキシフェニル)−1,3,2,4−ジチアジホスフェタン−2,4−ジスルフィド(ロ
ーソン試薬)18.5gを加え、110℃で2時間加熱撹拌した。撹拌後、反応溶液を減
圧下に濃縮して固体を得た。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより
精製した。展開溶媒にはトルエンを用いた。得られたフラクションを濃縮してN−フェニ
ルチオブチルアミドを得た(橙色油状物、収率89%)。ステップ2の合成スキームを下
記(b−7)に示す。
<ステップ3;N−[1−(エチルスルファニル)ブチリデン]アニリンの合成>
次に、上記ステップ2で得られたN−フェニルチオブチルアミド14.3g、エタノー
ル100mLを200mL三ツ口フラスコに入れた。この混合溶液にナトリウムエトキシ
ド5.57gを加え、室温で1時間撹拌し、反応させた。この反応混合物にヨードエタン
約7mLを加え、60℃で9時間加熱撹拌した。撹拌後、エタノールを減圧下にて留去し
て油状物を得た。得られた油状物をジクロロメタンに溶解し、水、次いで飽和炭酸水素ナ
トリウム水溶液で洗浄した。洗浄後、得られた有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて乾
燥させた。乾燥後の混合物を自然ろ過し、ろ液を濃縮してN−[1−(エチルスルファニ
ル)ブチリデン]アニリンを得た(褐色油状物、収率64%)。ステップ3の合成スキー
ムを下記(c−7)に示す。
<ステップ4;3,4−ジフェニル−5−プロピル−4H−1,2,4−トリアゾール(
略称:HPrptz)の合成>
次に、N−[1−(エチルスルファニル)ブチリデン]アニリン5.40g、ベンゾイ
ルヒドラジン3.19g、1−ブタノール30mLを100mL三ツ口フラスコに入れ、
130℃で12時間加熱撹拌した。撹拌後、減圧下にてブタノールを留去し、褐色固体を
得た。この固体を酢酸エチルで洗浄し、吸引ろ過して固体を得た。得られた固体をシリカ
ゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒には、まずヘキサン:酢酸エチ
ル=1:9を用い、次いで酢酸エチルを用いた。得られたフラクションを濃縮して固体を
得た。この固体をヘキサンと酢酸エチルの混合溶媒にて再結晶して3,4−ジフェニル−
5−プロピル−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:HPrptz)を得た(白色固
体、収率28%)。ステップ4の合成スキームを下記(d−7)に示す。
<ステップ5;トリス(3,4−ジフェニル−5−プロピル−4H−1,2,4−トリア
ゾラト)イリジウム(III)(略称:[Ir(Prptz)])の合成>
次に、上記ステップ4で得られた配位子HPrptz1.93g、トリス(アセチルア
セトナト)イリジウム(III)0.72g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、220℃から240℃の間にて71時間加熱し、
反応させた。反応物を、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
ーにて精製した。得られたフラクションの溶媒を留去し、残渣を酢酸エチルに溶解して、
セライト(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:531−16855)、シリカゲルを
通じて吸引ろ過した。得られた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
サンの混合溶媒にて再結晶することにより、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(
Prptz)]を得た(淡黄色粉末、収率15%)。ステップ5の合成スキームを下記
(e−7)に示す。
上記ステップ5で得られた淡黄色粉末の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析
結果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図29に示す。この結果から、本合成
例5において、上述の構造式(101)で表される本発明の一態様である有機金属錯体[
Ir(Prptz)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):0.80−0.85(t,9H),1.54−1.
65(m,6H),2.42−2.52(m,6H),6.30(d,3H),6.45
−6.49(m,3H),6.70−6.75(m,6H),7.30−7.34(m,
3H),7.45−7.48(m,3H),7.56−7.60(m,9H).
また、得られた本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(Prptz)]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−DTA24
10SA)により測定した。真空度1×10−3Paにて、昇温速度を10℃/minに
設定し、昇温したところ、278℃にて5%の重量減少が見られ、特に良好な昇華性を示
すことがわかった。
次に、[Ir(Prptz)]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(0.078mmol/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(0.078mmol/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30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。また、図30において2本の実線が示され
ているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。
なお、図30に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.078mmol/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30に示すとおり、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(Prptz)]は
、500nm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6)
本実施例では、実施の形態1の構造式(102)で表される本発明の一態様である有機
金属錯体、トリス(5−イソプロピル−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(iPrptz)])の合成例を具体的
に例示する。
<ステップ1;3−イソプロピル−4,5−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾー
ル(略称:HiPrptz)の合成>
まず、N−[1−(エチルスルファニル)イソブチリデン]アニリン6.1g、ベンゾ
イルヒドラジン3.4g、1−ブタノール30mLを200mLナスフラスコに入れ、1
30℃で7時間加熱撹拌し、反応させた。反応後、減圧下にて1−ブタノールを留去して
油状物を得た。この油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開
溶媒は、まずジクロロメタンを用い、次いで酢酸エチルを用いた。得られたフラクション
を濃縮して、白色固体を得た。得られた固体をエタノールとヘキサンの混合溶媒にて再結
晶し、3−イソプロピル−4,5−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾールの白色
固体を1.6g、収率24%で得た。ステップ1の合成スキームを下記(a−8)に示す
<ステップ2;トリス(5−イソプロピル−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(iPrptz)])の合成>
次に、上記ステップ1で得られた配位子HiPrptz1.56g、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、220℃にて45時間加熱し、反応させた。反
応物をジクロロメタンに溶解し、この溶液をろ過した。得られた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。得られた
フラクションの溶媒を留去し、ジクロロメタンとエタノールの混合溶媒にて再結晶するこ
とにより、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(iPrptz)]を得た(黄色
粉末、収率41%)。ステップ2の合成スキームを下記(b−8)に示す。このように、
本実施例の化合物は良好な収率を示した。
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。また、H−NMRチャートを図31に示す。この結果から、本合成例
6において、上述の構造式(102)で表される本発明の一態様である有機金属錯体[I
r(iPrptz)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):1.23(dt,24H),2.74−2.83(
m,3H),6.25(d,3H),6.47(t,3H),6.78(t,3H),6
.87(br,3H),7.34−7.37(m,3H),7.44−7.48(m,3
H),7.54−7.61(m,9H).
また、得られた本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(iPrptz)]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−DTA2
410SA)により測定した。真空度1×10−3Paにて、昇温速度を10℃/min
に設定し、昇温したところ、287℃にて5%の重量減少が見られ、特に良好な昇華性を
示すことがわかった。
次に、[Ir(iPrptz)]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(0.097mmol/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(0.097mmol/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32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。また、図32において2本の実線が示さ
れているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している
。なお、図32に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.097mmol/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32に示すとおり、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(iPrptz)
は、498nm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7)
本実施例では、実施の形態1の構造式(145)で表される本発明の一態様である有機
金属錯体、トリス[4−(2,6−ジメチルフェニル)−5−エチル−3−(4−フルオ
ロフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir
(EFptz−dmp)])の合成例を具体的に例示する。
<ステップ1;4−(2,6−ジメチルフェニル)−3−エチル−5−(4−フルオロフ
ェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:HEFptz−dmp)の合成>
まず、プロピオン酸エチル1.80g、1−ブタノール10mL、ヒドラジン一水和物
(NHNH・HO)0.88gを100mL三ツ口フラスコに入れて80℃で5時
間加熱撹拌し、反応させた。次に、この混合溶液にN−[(エチルスルファニル)(4−
フルオロフェニル)メチリデン]−2,6−ジメチルアニリン5.0gを加えて130℃
で22時間加熱撹拌し、反応させた。さらに、プロピオン酸エチル0.90g、1−ブタ
ノール5mL、ヒドラジン一水和物0.44gを80℃で3時間加熱撹拌し、反応させた
溶液を加え、130℃で8時間加熱撹拌し、反応させた。反応後、1−ブタノールを減圧
下にて留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。
展開溶媒には酢酸エチルを用いた。得られたフラクションを濃縮して固体を得た。この固
体を、トルエンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶し、4−(2,6−ジメチルフェニル)
−3−エチル−5−(4−フルオロフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール(略称
:HEFptz−dmp)を得た(白色固体、収率11%)。ステップ1の合成スキーム
を下記(a−9)に示す。
<ステップ2;トリス[4−(2,6−ジメチルフェニル)−5−エチル−3−(4−フ
ルオロフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[
Ir(EFptz−dmp)])の合成>
次に、上記ステップ1で得られた配位子HEFptz−dmp1.35g、トリス(ア
セチルアセトナト)イリジウム(III)0.43gを、三方コックを付けた反応容器に
入れ、反応容器内をアルゴン置換した。その後、250℃にて41時間加熱し、反応させ
た。反応物をジクロロメタンに溶解し、この溶液をろ過した。得られたろ液の溶媒を留去
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。得
られたフラクションの溶媒を留去し、残渣を酢酸エチルに溶解して、セライト、アルミナ
を通じて吸引ろ過した。得られたろ液を濃縮して固体を得た。この固体を酢酸エチルにて
再結晶することにより、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(EFptz−dmp
]を得た(淡黄色粉末、収率5%)。ステップ2の合成スキームを下記(b−9)に
示す。
上記ステップ2で得られた淡黄色粉末の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析
結果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図33に示す。この結果から、本合成
例7において、上述の構造式(145)で表される本発明の一態様である有機金属錯体[
Ir(EFptz−dmp)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):1.17(t,9H),1.90(s,9H),2
.11(s,9H),2.24−2.49(m,6H),6.18−6.28(m,6H
),6.46(dd,3H),7.28−7.30(m,6H),7.39−7.44(
m,3H).
次に、[Ir(EFptz−dmp)]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(0.0791mmol/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(0.0791mmol/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34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。また、図34において2本の
実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを
示している。なお、図34に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.0791
mmol/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34に示すとおり、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(EFptz−dmp
]は、446,476nm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。
(合成例8)
本実施例では、実施の形態1の構造式(124)で表される本発明の一態様である有機
金属錯体、トリス[3−(4−フルオロフェニル)−5−イソプロピル−4−フェニル−
4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(iPrFpt
z)])の合成例を具体的に例示する。
<ステップ1;N−フェニルイソブチルアミドの合成>
まず、アニリン26.2g、テトラヒドロフラン(THF)100mL、トリエチルア
ミン(EtN)56.9gを500mL三ツ口フラスコに入れ混合した。この混合溶液
に、氷冷下、イソブチリルクロリド30gとTHF100mLの混合溶液を50mL滴下
ロートより滴下し、その後室温に昇温して19時間撹拌し、反応させた。反応後、この混
合物を吸引ろ過し、ろ液を得た。得られたろ液を、水、次いで飽和食塩水で洗浄し、無水
硫酸マグネシウムを加えて乾燥した。乾燥後の混合物を自然ろ過し、ろ液を濃縮してN−
フェニルイソブチルアミドを得た(白色固体、収率91%)。ステップ1の合成スキーム
を下記(a−10)に示す。
<ステップ2;N−フェニルイソブチルチオアミドの合成>
次に、上記ステップ1で得たN−フェニルイソブチルアミド15.0g、トルエン12
0mLを500mL三ツ口フラスコに入れ、この混合物に2,4−ビス(4−メトキシフ
ェニル)−1,3,2,4−ジチアジホスフェタン−2,4−ジスルフィド(ローソン試
薬)18.6gを加えて、120℃で10時間加熱し、反応させた。反応後の溶液を濃縮
し、油状物を得た。この油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。
展開溶媒にはトルエンを用いた。得られたフラクションを濃縮して油状物を得た。この油
状物にエタノールを加えたところ固体が析出した。得られた混合物を吸引ろ過し、ろ液を
濃縮してN−フェニルイソブチルチオアミドを得た(黄色油状物、収率99%)。ステッ
プ2の合成スキームを下記(b−10)に示す。
<ステップ3;N−[1−(エチルスルファニル)イソブチリデン]アニリンの合成>
次に、ナトリウムエトキシド6.19g、上記ステップ2で得たN−フェニルイソブチ
ルチオアミド16.3gを200mL三ツ口フラスコに入れ、エタノール50mLを加え
て、室温で1時間撹拌し、反応させた。反応後、この混合物にヨードエタン7.2mLを
加え、60℃で4時間加熱撹拌し、さらに反応させた。反応後、減圧下にエタノールを留
去して褐色油状物を得た。この油状物をジクロロメタンに溶解し、水、次いで飽和炭酸水
素ナトリウム水溶液で洗浄した。洗浄後、得られた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N−[1−(エチルスル
ファニル)イソブチリデン]アニリンを得た(褐色油状物、収率88%)。ステップ3の
合成スキームを下記(c−10)に示す。
<ステップ4;3−(4−フルオロフェニル)−5−イソプロピル−4−フェニル−4H
−1,2,4−トリアゾール(略称:HiPrFptz)の合成>
次に、上記ステップ3で得たN−[1−(エチルスルファニル)イソブチリデン]アニ
リン10.0g、4−フルオロベンゾイルヒドラジン5.0g、1−ブタノール20mL
を100mL三ツ口フラスコに入れ130℃で6時間加熱撹拌し、反応させた。反応後の
溶液を濃縮して固体を得た。この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製
した。展開溶媒にはトルエン:酢酸エチル=3:2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。この固体をトルエンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶して
3−(4−フルオロフェニル)−5−イソプロピル−4−フェニル−4H−1,2,4−
トリアゾール(略称:HiPrFptz)を得た(白色固体、収率32%)。ステップ4
の合成スキームを下記(d−10)に示す。
<ステップ5;トリス[3−(4−フルオロフェニル)−5−イソプロピル−4−フェニ
ル−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(iPrF
ptz)])の合成>
さらに、上記ステップ4で得られた配位子HiPrFptz4.35g、トリス(アセ
チルアセトナト)イリジウム(III)1.52g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44時間加熱し、反応させた
。反応物をジクロロメタンに溶解し、この溶液をろ過した。得られた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。得ら
れたフラクションの溶媒を留去し、残渣をメタノール、次いでヘキサンにて洗浄すること
により、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(iPrFptz)]を得た(淡黄
色粉末、収率63%)。ステップ5の合成スキームを下記(e−10)に示す。このよう
に、本実施例の化合物は良好な収率を示した。
上記ステップ5で得られた淡黄色粉末の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析
結果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図35に示す。この結果から、本合成
例8において、上述の構造式(124)で表される本発明の一態様である有機金属錯体[
Ir(iPrFptz)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):1.21(d,9H),1.25(d,9H),2
.78(sep,3H),6.16−6.28(m,4H),6.58(dd,3H),
7.38(m,3H),7.47(m,3H),7.56−7.65(m,9H).
次に、[Ir(iPrFptz)]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(0.0513mmol/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(0.308mmol/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36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。また、図36において2本の実線が
示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示して
いる。なお、図36に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.0513mmo
l/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36に示すとおり、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(iPrFptz)
]は、485nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは水色の発光が観
測された。
(合成例9)
本実施例では、実施の形態1の構造式(125)で表される本発明の一態様である有機
金属錯体、トリス[4−(2,6−ジメチルフェニル)−3−(4−フルオロフェニル)
−5−イソプロピル−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:
[Ir(iPrFptz−dmp)])の合成例を具体的に例示する。
<ステップ1;4−(2,6−ジメチルフェニル)−3−(4−フルオロフェニル)−5
−イソプロピル−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:HiPrFptz−dmp)
の合成>
まず、イソブチル酸エチル2.40g、1−ブタノール10mL、ヒドラジン一水和物
(NHNH・HO)1.05gを100mL三ツ口フラスコに入れて80℃で5時
間加熱撹拌し、反応させた。次いで、この混合溶液にN−[(エチルスルファニル)(4
−フルオロフェニル)メチリデン]−2,6−ジメチルアニリン5.0gを加えて130
℃で22時間加熱撹拌し、反応させた。さらに、この混合溶液にイソブチル酸ヒドラジド
0.96gを加え、130℃で15時間加熱撹拌し、反応させた。反応後、1−ブタノー
ルを減圧下にて留去した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精
製した。展開溶媒には酢酸エチルを用いた。得られたフラクションを濃縮して固体を得た
。この固体を、トルエンとヘキサンの混合溶媒より再結晶し、4−(2,6−ジメチルフ
ェニル)−3−(4−フルオロフェニル)−5−イソプロピル−4H−1,2,4−トリ
アゾール(略称:HiPrFptz−dmp)を得た(白色固体、収率11%)。ステッ
プ1の合成スキームを下記(a−11)に示す。
<ステップ2;トリス[4−(2,6−ジメチルフェニル)−3−(4−フルオロフェニ
ル)−5−イソプロピル−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略
称:[Ir(iPrFptz−dmp)3])の合成>
次に、上記ステップ1で得られた配位子HiPrFptz−dmp1.35g、トリス
(アセチルアセトナト)イリジウム(III)0.43g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44時間加熱し、反応
させた。反応物をジクロロメタンに溶解し、この溶液をろ過した。得られたろ液の溶媒を
留去し、ジクロロメタンを展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製
した。得られたフラクションの溶媒を留去し、残渣を酢酸エチルにて再結晶することによ
り、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(iPrFptz−dmp)]を得た(
淡黄色粉末、収率39%)。ステップ2の合成スキームを下記(b−11)に示す。この
ように、本実施例の化合物は良好な収率を示した。
上記ステップ2で得られた淡黄色粉末の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析
結果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図37に示す。この結果から、本合成
例9において、上述の構造式(125)で表される本発明の一態様である有機金属錯体[
Ir(iPrFptz−dmp)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):1.12(d,9H),1.28(d,9H),1
.89(s,9H),2.13(s,9H),2.51−2.60(m,3H),6.1
4−6.27(m,6H),6.36(dd,3H),7.28−7.31(m,6H)
,7.40−7.45(m,3H).
次に、[Ir(iPrFptz−dmp)]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(0.0738mmol/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 FS92
0)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.0738mmol/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3
8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。また、図38において2
本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクト
ルを示している。なお、図38に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.07
38mmol/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38に示すとおり、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(iPrFptz−d
mp)]は、447,475nm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。
(合成例10)
本実施例では、実施の形態1の構造式(138)で表される本発明の一態様である有機
金属錯体、トリス[5−メチル−3−(2−ナフチル)−4−フェニル−4H−1,2,
4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(Mntz)])の合成例を
具体的に例示する。
<ステップ1;2−ナフトヒドラジドの合成>
まず、2−ナフトエ酸メチル5.0g、エタノール20mLを四つ口フラスコに入れ、
撹拌した。この混合物にヒドラジン一水和物(NHNH・HO)5mLを加えて8
0℃で5時間加熱撹拌し、反応させた。反応後の溶液を水100mLに注ぎ入れたところ
固体が析出した。得られた懸濁液を吸引ろ過し、固体をろ取した。この固体をクロロホル
ムとヘキサンの混合溶媒で再結晶して2−ナフトヒドラジドの白色固体4.4gを収率8
8%で得た。ステップ1の合成スキームを下記(a−12)に示す。
<ステップ2;3−メチル−5−(2−ナフチル)−4−フェニル−4H−1,2,4−
トリアゾール(略称:HMntz)の合成>
次に、N−[1−(エチルスルファニル)エチリデン]アニリン4.0g、上記ステッ
プ1で得られた2−ナフトヒドラジド4.1g、1−ブタノール60mLを100mL三
ツ口フラスコに入れ、120℃で15時間加熱撹拌し、反応させた。反応後、1−ブタノ
ールを留去して褐色油状物を得た。この油状物を、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より精製し、3−メチル−5−(2−ナフチル)−4−フ
ェニル−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:HMntz)を白色固体として1.3
g、収率21%で得た。ステップ2の合成スキームを下記(b−12)に示す。
<ステップ3;トリス[5−メチル−3−(2−ナフチル)−4−フェニル−4H−1,
2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(Mntz)3])の合成

さらに、上記ステップ2で得られた配位子HMntz1.35g、トリス(アセチルア
セトナト)イリジウム(III)0.46g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、245℃にて45時間加熱し、反応させた。反応
物をジクロロメタンで洗浄した後、アセトン溶媒にてソックスレー抽出した。得られた抽
出液を濃縮乾固し、残渣を得た。この残渣をジクロロメタンとメタノールの混合溶媒にて
再結晶することにより、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(Mntz)]を得
た(黄土色粉末、収率9%)。ステップ3の合成スキームを下記(c−12)に示す。
上記ステップ3で得られた黄土色粉末の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析
結果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図39に示す。この結果から、本合成
例10において、上述の構造式(138)で表される本発明の一態様である有機金属錯体
[Ir(Mntz)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):2.21(s,9H),6.86(s,3H),7
.04(t,3H),7.12(dt,3H),7.21−7.29(m,9H),7.
38(d,3H),7.58−7.68(m,12H).
次に、[Ir(Mntz)]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(0.0644mmol/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(0.387mmol/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40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。また、図40において2本の実線が示され
ているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。
なお、図40に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.0644mmol/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40に示すとおり、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(Mntz)]は、
532,573nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは黄緑色の発光
が観測された。
(合成例11)
本実施例では、実施の形態1の構造式(150)で表される本発明の一態様である有機
金属錯体、トリス[5−イソプロピル−3−(2−ナフチル)−4−フェニル−4H−1
,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(iPrntz)])
の合成例を具体的に例示する。
<ステップ1;3−イソプロピル−5−(2−ナフチル)−4−フェニル−4H−1,2
,4−トリアゾール(略称:HiPrntz)の合成>
まず、N−[1−(エチルスルファニル)イソブチリデン]アニリン5.7g、2−ナ
フトヒドラジド4.4g、1−ブタノール40mLを100mL三ツ口フラスコに入れ、
120℃で20時間加熱撹拌し、反応させた。反応後、1−ブタノールを留去して褐色油
状物を得た。この油状物にトルエンを添加し、固体を析出させた後、ろ過して固体をろ取
した。得られた固体をトルエンにて再結晶することにより、3−イソプロピル−5−(2
−ナフチル)−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:HiPrntz
)を白色固体として2.7g、収率37%で得た。ステップ1の合成スキームを下記(a
−13)に示す。このように、本実施例の化合物は良好な収率を示した。
<ステップ2;トリス[5−イソプロピル−3−(2−ナフチル)−4−フェニル−4H
−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(iPrntz)3
])の合成>
さらに、上記ステップ1で得られた配位子HiPrntz1.56g、トリス(アセチ
ルアセトナト)イリジウム(III)0.49gを、三方コックを付けた反応容器に入れ
、反応容器内をアルゴン置換した。その後、250℃にて47時間加熱し、反応させた。
反応物をジクロロメタンに溶解した後、ろ過した。得られたろ液を濃縮乾固し、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よる精製を2回行い、本発明
の一態様である有機金属錯体[Ir(iPrntz)]を得た(黄色粉末、収率23%
)。ステップ2の合成スキームを下記(b−13)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。また、H−NMRチャートを図41に示す。この結果から、本合成例
11において、上述の構造式(150)で表される本発明の一態様である有機金属錯体[
Ir(iPrntz)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):1.20(d,9H),1.28(d,9H),2
.81(sep,3H),6.71(s,3H),7.03(t,3H),7.11(d
t,3H),7.19(d,3H),7.30(d,3H),7.39(m,6H),7
.56(m,3H),7.61−7.68(m,9H).
次に、[Ir(iPrntz)]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(0.0874mmol/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(0.495mmol/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42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。また、図42において2本の実線が示
されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示してい
る。なお、図42に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.0874mmol
/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42に示すとおり、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(iPrntz)
は、535,575nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは黄緑色の
発光が観測された。
(比較例3)
本比較例では、下記の構造式で表されるトリス[4−(2,6−ジメチルフェニル)−
3−(4−フルオロフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III
)(略称:[Ir(Fptz−dmp)])の合成例を具体的に例示する。
<ステップ1;N−(2,6−ジメチルフェニル)−4−フルオロベンズアミドの合成>
まず、ジメチルアニリン18.7g、トリエチルアミン15.6g、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混合した。この混合溶液
を氷冷し、4−フルオロベンゾイルクロリド24.6gとTHF50mLの混合溶液を滴
下し、混合した。反応溶液を室温まで昇温し、室温で2時間撹拌し反応させた。反応後、
この混合物をクロロホルムに溶解し、水、次いで飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄し
た。洗浄後、得られた有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させた。乾燥後の混合
物を自然ろ過し、ろ液を濃縮して固体を得た。この固体をヘキサンで洗浄し、N−(2,
6−ジメチルフェニル)−4−フルオロベンズアミドの白色固体38gを収率100%で
得た。ステップ1の合成スキームを下記(a−14)に示す。
<ステップ2;N−(2,6−ジメチルフェニル)−4−フルオロベンズチオアミドの合
成>
次に、上記ステップ1で得られたN−(2,6−ジメチルフェニル)−4−フルオロベ
ンズアミド38g、トルエン150mLを500mL三ツ口フラスコに入れ、この混合物
に2,4−ビス(4−メトキシフェニル)−1,3,2,4−ジチアジホスフェタン−2
,4−ジスルフィド(ローソン試薬)30gを加えて、130℃で3時間加熱撹拌し、反
応させた。反応後、溶液を濃縮して黄色固体を析出させた。得られた懸濁液を吸引ろ過し
、得られた固体をトルエンで洗浄することにより、N−(2,6−ジメチルフェニル)−
4−フルオロベンズチオアミドの黄色固体を29g、収率72%で得た。ステップ2の合
成スキームを下記(b−14)に示す。
<ステップ3;N−[(エチルスルファニル)(4−フルオロフェニル)メチリデン]−
2,6−ジメチルアニリンの合成>
次に、ナトリウムエトキシド4.0g、上記ステップ2で得られたN−(2,6−ジメ
チルフェニル)−4−フルオロベンズチオアミド1.6gを200mL三ツ口フラスコに
入れた。この混合物にエタノール50mLを加えて、室温で1時間撹拌し、反応させた。
その後、この混合物にヨードエタン1.0mLを加え、60℃で5時間加熱撹拌し、反応
させた。反応後、エタノールを留去して褐色油状物を得た。この油状物をジクロロメタン
に溶解し、水、次いで飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。洗浄後、得られた有機
層に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥した。乾燥後の混合物を自然ろ過し、得られたろ
液を濃縮してN−[(エチルスルファニル)(4−フルオロフェニル)メチリデン]−2
,6−ジメチルアニリンを18g、粗収率110%で得た。ステップ3の合成スキームを
下記(c−14)に示す。
<ステップ4;4−(2,6−ジメチルフェニル)−3−(4−フルオロフェニル)−4
H−1,2,4−トリアゾール(略称:HFptz−dmp)の合成>
次に、上記ステップ3で得られたN−[(エチルスルファニル)(4−フルオロフェニ
ル)メチリデン]−2,6−ジメチルアニリン16g、ホルミルヒドラジン3.5g、1
−ブタノール40mLを200mLナスフラスコに入れ、120℃で22時間加熱撹拌し
、反応させた。反応後、1−ブタノールを留去して褐色油状物を得た。この油状物をシリ
カゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒は、まずトルエンを用い、次
いでトルエン:酢酸エチル=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、白色固体を得た。この固体を酢酸エチルとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することに
より、4−(2,6−ジメチルフェニル)−3−(4−フルオロフェニル)−4H−1,
2,4−トリアゾール(略称:HFptz−dmp)の白色固体3.0gを収率20%で
得た。ステップ4の合成スキームを下記(d−14)に示す。
<ステップ5;トリス[4−(2,6−ジメチルフェニル)−3−(4−フルオロフェニ
ル)−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(Fpt
z−dmp)])の合成>
次に、上記ステップ4で得られた配位子HFptz−dmp1.16g、トリス(アセ
チルアセトナト)イリジウム(III)0.42g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37時間加熱し、反応させた
。反応物をジクロロメタンに溶解し、この溶液をろ過した。得られたろ液の精製を試みた
が、目的のイリジウム錯体を確認することは出来なかった。ステップ5の合成スキームを
下記(e−14)に示す。
本比較例で説明したように、[Ir(Fptz−dmp)]は、合成が困難であった
。このように、トリアゾール環の5位に結合している置換基が水素の場合、合成例1〜1
1で例示した本発明の一態様である有機金属錯体と比較して、著しく収率が悪いか、また
は合成できないことが判明した。すなわち、本発明の一態様である有機金属錯体は、錯体
の合成の際に分解反応が抑制できるため、[Ir(Fptz−dmp)]に比較して合
成の収率が飛躍的に向上する。
本発明の一態様である有機金属錯体を用いた発光素子の構成、作製方法および素子特性
の測定結果について説明する。
本実施例で作製した発光素子4乃至発光素子6及び発光素子10の素子構造を図43に
示す。発光素子4乃至発光素子6及び発光素子10は基板1100上に設けた第1の電極
1101上に、複数の層が積層されたEL層1103を介して第2の電極1102を有す
る。本実施例の発光素子4乃至発光素子6及び発光素子10のEL層1103は、正孔注
入層1111、正孔輸送層1112、発光層1113、電子輸送層1114、並びに電子
注入層1115が順次積層された構造を有する。
作製した発光素子の概要を表2に示す。なお、発光素子4乃至発光素子6及び発光素子
10において、本発明の一態様である有機金属錯体を発光材料として発光層1113に適
用した。
また、本実施例で用いる一部の有機化合物の構造式を以下に示す。
(発光素子4の作製)
次に、発光素子4の作製方法について説明する。なお、発光素子4は、実施の形態1の
構造式(101)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、トリス(3,4−ジフ
ェニル−5−プロピル−4H−1,2,4−トリアゾラト)イリジウム(III)(略称
:[Ir(Prptz)])を発光材料として発光層に含む。
まず、ガラス基板1100上に酸化珪素を含むインジウムスズ酸化物(略称:ITSO
)をスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第1の電極1101を形成した。
第1の電極1101の膜厚は110nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
次に、第1の電極1101が形成された面が下方となるように、第1の電極1101が
形成されたガラス基板1100を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、1
−4Pa程度まで減圧した。
次に、正孔注入層1111を第1の電極1101上に形成した。正孔注入層1111は
4,4’−ジ(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
層を用いた。複合材料を含む層の膜厚は50nmとし、CBPと酸化モリブデンの比率は
、重量比で2:1(=CBP: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を用いて、複数の材料を同時に蒸着する方法を指す
次に、正孔輸送層1112を正孔注入層1111上に形成した。正孔輸送層1112は
抵抗加熱を用いた蒸着法により、1,3−ビス(N−カルバゾリル)ベンゼン(略称:m
CP)を10nmの膜厚となるように成膜した。
次に、発光層1113を正孔輸送層1112上に形成した。発光層1113は、mCP
と[Ir(Prptz)]を、30nmの膜厚となるように共蒸着して形成した。mC
Pと[Ir(Prptz)]の重量比は、1:0.08(=mCP:[Ir(Prpt
z)])となるように蒸着レートを調整した。
次に、電子輸送層1114を発光層1113上に形成した。電子輸送層1114は、バ
ソフェナントロリン(略称:BPhen)を15nmの膜厚となるように成膜した。
次に、電子注入層1115を電子輸送層1114上に形成した。電子注入層1115と
してフッ化リチウム(LiF)を、1nmの膜厚となるように蒸着した。
最後に、第2の電極1102を電子注入層1115上に形成した。第2の電極1102
としてアルミニウムを、200nmの膜厚となるよう蒸着して発光素子4を作製した。
以上により得られた発光素子4を大気に曝さないように窒素雰囲気のグローブボックス
内において封止した後、この発光素子4の動作特性について測定を行った。なお、測定は
室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
(発光素子5の作製)
次に、発光素子5の作製方法について説明する。なお、発光素子5は、実施の形態1の
構造式(102)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、トリス(5−イソプロ
ピル−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(iPrptz)])を発光材料として発光層に含む。
発光素子5は、発光素子4と発光層1113の構成が異なる以外は同様の材料、方法、
及び条件を用いて形成することができる。具体的には、第1の電極1101、正孔注入層
1111、正孔輸送層1112、電子輸送層1114、電子注入層1115、並びに第2
の電極1102に用いる材料、並びに成膜方法等を同様にすればよい。よって、発光層1
113の構成及び作製方法以外の詳細については(発光素子4の作製)の記載を参酌する
なお、発光素子5の発光層1113はmCPと[Ir(iPrptz)]を30nm
の膜厚となるように正孔輸送層1112上に共蒸着して形成した。mCPと[Ir(iP
rptz)]の重量比は、1:0.08(=mCP:[Ir(iPrptz)])と
なるように蒸着レートを調整した。
以上により得られた発光素子5を大気に曝さないように窒素雰囲気のグローブボックス
内において封止した後、この発光素子5の動作特性について測定を行った。なお、測定は
室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
(発光素子6の作製)
次に、発光素子6の作製方法について説明する。なお、発光素子6は、実施の形態1の
構造式(124)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、トリス[3−(4−フ
ルオロフェニル)−5−イソプロピル−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト
]イリジウム(III)(略称:[Ir(iPrFptz)])を発光材料として発光
層に含む。
発光素子6は、発光素子4と発光層1113の構成が異なる以外は同様の材料、方法、
及び条件を用いて形成することができる。具体的には、第1の電極1101、正孔注入層
1111、正孔輸送層1112、電子輸送層1114、電子注入層1115、並びに第2
の電極1102に用いる材料、並びに成膜方法等を同様にすればよい。よって、発光層1
113の構成及び作製方法以外の詳細については(発光素子4の作製)の記載を参酌する
なお、発光素子6の発光層1113はmCPと[Ir(iPrFptz)]を30n
mの膜厚となるように正孔輸送層1112上に共蒸着して形成した。mCPと[Ir(i
PrFptz)]の重量比は、1:0.08(=mCP:[Ir(iPrFptz)
])となるように蒸着レートを調整した。
以上により得られた発光素子6を大気に曝さないように窒素雰囲気のグローブボックス
内において封止した後、この発光素子6の動作特性について測定を行った。なお、測定は
室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
(発光素子10の作製)
次に、発光素子10の作製方法について説明する。なお、発光素子10は、実施の形態
1の構造式(100)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、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)])を発光材料として発光層に含む。
発光素子10は、発光素子4と発光層1113の構成が異なる以外は同様の材料、方法
、及び条件を用いて形成することができる。具体的には、第1の電極1101、正孔注入
層1111、正孔輸送層1112、電子輸送層1114、電子注入層1115、並びに第
2の電極1102に用いる材料、並びに成膜方法等を同様にすればよい。よって、発光層
1113の構成及び作製方法以外の詳細については(発光素子4の作製)の記載を参酌す
る。
なお、発光素子10の発光層1113はmCPと[Ir(Mptz)]を30nmの
膜厚となるように正孔輸送層1112上に共蒸着して形成した。mCPと[Ir(Mpt
z)]の重量比は、1:0.08(=mCP:[Ir(Mptz)])となるように
蒸着レートを調整した。
以上により得られた発光素子10を大気に曝さないように窒素雰囲気のグローブボック
ス内において封止した後、この発光素子10の動作特性について測定を行った。なお、測
定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
(評価結果)
発光素子4、発光素子5、及び発光素子10の電流密度−輝度特性を図44、電圧−輝
度特性を図45に、また輝度−電力効率特性を図46に、また輝度−電流効率特性を図4
7に示す。また、0.1mAの電流を流したときの発光スペクトルを図48に、初期輝度
を約300cd/mとしたときの規格化輝度時間変化を図49に示す。
発光素子6の電流密度−輝度特性を図50、電圧−輝度特性を図51に、また輝度−電
流効率特性を図52に示す。また、0.1mAの電流を流したときの発光スペクトルを図
53に示す。
発光素子4は、輝度428cd/mのときのCIE色度座標は(x=0.22、y=
0.40)であり、青緑色の発光を示した。また、輝度428cd/mのときの電流効
率は35.0cd/Aであり、電圧は5.7V、電流密度は1.2mA/cmであった
。また、発光素子4は、230時間後でも初期輝度の66%の輝度を保っており、長寿命
な発光素子だった。
発光素子5は、輝度597cd/mのときのCIE色度座標は(x=0.22、y=
0.40)であり、青緑色の発光を示した。また、輝度597cd/mのときの電流効
率は35.7cd/Aであり、電圧は5.4V、電流密度は1.7mA/cmであった
。また、発光素子5は、230時間後でも初期輝度の71%の輝度を保っており、長寿命
な発光素子だった。
発光素子6は、輝度464cd/mのときのCIE色度座標は(x=0.19、y=
0.28)であり、青色の発光を示した。また、輝度464cd/mのときの電流効率
は21.0cd/Aであり、電圧は5.4V、電流密度は2.2mA/cmであった。
発光素子10は、輝度460cd/mのときのCIE色度座標は(x=0.22、y
=0.41)であり、青緑色の発光を示した。また、輝度460cd/mのときの電流
効率は35.0cd/Aであり、電圧は6.3V、電流密度は1.3mA/cmであっ
た。また、発光素子10は、230時間後でも初期輝度の70%の輝度を保っており、長
寿命な発光素子だった。
以上の測定結果から、発光素子4は極めて電流効率が高い発光素子であった。また、発
光素子5はある一定の輝度を得るための電圧が低く、低消費電力でありながら、電流効率
が極めて高い発光素子であった。また、発光素子6はある一定の輝度を得るための電圧が
低く、低消費電力でありながら、電流効率が高い発光素子であった。また、発光素子10
は極めて電流効率が高い発光素子であった。
本発明の一態様である有機金属錯体を用いた発光素子の構成、作製方法および素子特性
の測定結果について説明する。
本実施例で作製した発光素子7の素子構造を図43に示す。発光素子7は基板1100
上に設けた第1の電極1101上に、複数の層が積層されたEL層1103を介して第2
の電極1102を有する。本実施例の発光素子7のEL層1103は、正孔注入層111
1、正孔輸送層1112、発光層1113、電子輸送層1114、並びに電子注入層11
15が順次積層された構造を有する。なお、電子輸送層1114は第1の電子輸送層、第
2の電子輸送層、及び第3の電子輸送層を積層した構成を備える。
作製した発光素子の概要を表3に示す。なお、発光素子7において、本発明の一態様で
ある有機金属錯体を発光材料として発光層1113に適用した。
(発光素子7の作製)
次に、発光素子7の作製方法について説明する。なお、発光素子7は、実施の形態1の
構造式(125)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、トリス[4−(2,6
−ジメチルフェニル)−3−(4−フルオロフェニル)−5−イソプロピル−4H−1,
2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(iPrFptz−dmp
])を発光材料として発光層に含む。
まず、ガラス基板1100上に酸化珪素を含むインジウムスズ酸化物(略称:ITSO
)をスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第1の電極1101を形成した。
第1の電極1101の膜厚は110nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
次に、第1の電極1101が形成された面が下方となるように、第1の電極1101が
形成されたガラス基板1100を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、1
−4Pa程度まで減圧した。
次に、正孔注入層1111を第1の電極1101上に形成した。正孔注入層1111は
4,4’−ジ(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
層を用いた。複合材料を含む層の膜厚は50nmとし、CBPと酸化モリブデンの比率は
、重量比で2:1(=CBP: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を用いて、複数の材料を同時に蒸着する方法を指す
次に、正孔輸送層1112を正孔注入層1111上に形成した。正孔輸送層1112は
抵抗加熱を用いた蒸着法により、4,4’−ビス(9−カルバゾール)−2,2’−ジメ
チル−ビフェニル(略称:dmCBP)を10nmの膜厚となるように成膜した。
次に、発光層1113を正孔輸送層1112上に形成した。発光層1113はdmCB
Pと[Ir(iPrFptz−dmp)]を30nmの膜厚となるように共蒸着して形
成した。dmCBPと[Ir(iPrFptz−dmp)]の重量比は、1:0.08
(=dmCBP:[Ir(iPrFptz−dmp)])となるように蒸着レートを調
整した。
次に、電子輸送層1114を発光層1113上に形成した。電子輸送層1114は、第
1の電子輸送層、第2の電子輸送層、及び第3の電子輸送層の3層からなる。なお、第1
の電子輸送層として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)を10nm、その上に
第2の電子輸送層としてトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:A
lq)を10nm、その上に第3の電子輸送層としてバソフェナントロリン(略称:BP
hen)を20nmの膜厚となるように成膜した。
次に、電子注入層1115を電子輸送層1114上に形成した。電子注入層1115と
してフッ化リチウム(LiF)を、1nmの膜厚となるように蒸着した。
最後に、第2の電極1102を電子注入層1115上に形成した。第2の電極1102
としてアルミニウムを、200nmの膜厚となるよう蒸着して発光素子7を作製した。
以上により得られた発光素子7を大気に曝さないように窒素雰囲気のグローブボックス
内において封止した後、この発光素子7の動作特性について測定を行った。なお、測定は
室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
(評価結果)
次に、発光素子7の電流密度−輝度特性を図54、電圧−輝度特性を図55に、また輝
度−電流効率特性を図56に示す。また、0.1mAの電流を流したときの発光スペクト
ルを図57に示す。
発光素子7は、輝度876cd/mのときのCIE色度座標は(x=0.18、y=
0.22)であり、極めて色純度の良い青色の発光を示した。また、輝度876cd/m
のときの電流効率は19.7cd/Aであり、電圧は7.2V、電流密度は4.45m
A/cmであった。
以上の測定結果から、発光素子7は極めて色純度の良い青色発光を示し、また極めて電
流効率が高い発光素子であった。
本発明の一態様である有機金属錯体を用いた発光素子の構成、作製方法および素子特性
の測定結果について説明する。
本実施例で作製した発光素子8及び発光素子9の素子構造を図43に示す。発光素子8
及び発光素子9は基板1100上に設けた第1の電極1101上に、複数の層が積層され
たEL層1103を介して第2の電極1102を有する。本実施例の発光素子8及び発光
素子9のEL層1103は、正孔注入層1111、正孔輸送層1112、発光層1113
、電子輸送層1114、並びに電子注入層1115が順次積層された構造を有する。なお
、発光層1113は第1の発光層、及び第2の発光層を積層した構成を備え、電子輸送層
1114は第1の電子輸送層、及び第2の電子輸送層を積層した構成を備える。
作製した発光素子の概要を表4に示す。なお、発光素子8及び発光素子9において、本
発明の一態様である有機金属錯体を発光材料として発光層1113に適用した。
また、本実施例で用いる一部の有機化合物の構造式を以下に示す。
(発光素子8の作製)
次に、発光素子8の作製方法について説明する。なお、発光素子8は、実施の形態1の構
造式(138)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、トリス[5−メチル−3
−(2−ナフチル)−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(I
II)(略称:[Ir(Mntz)])を発光材料として発光層に含む。
まず、ガラス基板1100上に酸化珪素を含むインジウムスズ酸化物(略称:ITSO
)をスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第1の電極1101を形成した。
第1の電極1101の膜厚は110nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
次に、第1の電極1101が形成された面が下方となるように、第1の電極1101が
形成されたガラス基板1100を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、1
−4Pa程度まで減圧した。
次に、正孔注入層1111を第1の電極1101上に形成した。正孔注入層1111は
BPAFLP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を用いた。複合材料を含む層の膜厚は50nmと
し、BPAFLPと酸化モリブデンの比率は、重量比で2:1(=BPAFLP:酸化モ
リブデン)となるように調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源
を用いて、複数の材料を同時に蒸着する方法を指す。
次に、正孔輸送層1112を正孔注入層1111上に形成した。正孔輸送層1112は
抵抗加熱を用いた蒸着法により、BPAFLPを10nmの膜厚となるように成膜した。
次に、発光層1113を正孔輸送層1112上に形成した。発光層1113は第1の発
光層と第2の発光層からなる。なお、第1の発光層は2−[4−(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:DBTBIm
−II)、4−フェニル−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリ
フェニルアミン(略称:PCBA1BP)、及び[Ir(Mntz)]を20nmの膜
厚となるように共蒸着して形成した。DBTBIm−II、PCBA1BP、及び[Ir
(Mntz)]の重量比は、1:0.25:0.08(=DBTBIm−II:PCB
A1BP:[Ir(Mntz)])となるように蒸着レートを調整した。
また、第2の発光層はDBTBIm−IIと[Ir(Mntz)]を20nmの膜厚
となるように第1の発光層上に共蒸着して形成した。DBTBIm−IIと[Ir(Mn
tz)]の重量比は、1:0.08(=DBTBIm−II:[Ir(Mntz)
)となるように蒸着レートを調整した。
次に、電子輸送層1114を発光層1113上に形成した。電子輸送層1114は、第
1の電子輸送層と第2の電子輸送層からなる。なお、第1の電子輸送層としてDBTBI
m−IIを15nm、その上に第2の電子輸送層としてバソフェナントロリン(略称:B
Phen)を15nmの膜厚となるように成膜した。
次に、電子注入層1115を電子輸送層1114上に形成した。電子注入層1115と
してフッ化リチウム(LiF)を、1nmの膜厚となるように蒸着した。
最後に、第2の電極1102を電子注入層1115上に形成した。第2の電極1102
としてアルミニウムを、200nmの膜厚となるよう蒸着して発光素子8を作製した。
以上により得られた発光素子8を大気に曝さないように窒素雰囲気のグローブボックス
内において封止した後、この発光素子8の動作特性について測定を行った。なお、測定は
室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
(発光素子9の作製)
次に、発光素子9の作製方法について説明する。なお、発光素子9は、実施の形態1の構
造式(150)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、トリス[5−イソプロピ
ル−3−(2−ナフチル)−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウ
ム(III)(略称:[Ir(iPrntz)])を発光材料として発光層に含む。
発光素子9は、発光素子8と発光層1113の構成が異なる以外は同様の材料、方法、
及び条件を用いて形成することができる。具体的には、第1の電極1101、正孔注入層
1111、正孔輸送層1112、電子輸送層1114、電子注入層1115、並びに第2
の電極1102に用いる材料、並びに成膜方法等を同様にすればよい。よって、発光層1
113の構成及び作製方法以外の詳細については(発光素子8の作製)の記載を参酌する
なお、発光素子9の発光層1113は第1の発光層と第2の発光層からなる。第1の発
光層は2−[4−(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:DBTBIm−II)、4−フェニル−4’−(9−フェニ
ル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBA1BP)、及
び[Ir(iPrntz)]を20nmの膜厚となるように正孔輸送層1112上に共
蒸着して形成した。DBTBIm−II、PCBA1BP、及び[Ir(iPrntz)
]の重量比は、1:0.25:0.08(=DBTBIm−II:PCBA1BP:[
Ir(iPrntz)])となるように蒸着レートを調整した。
また、第2の発光層はDBTBIm−IIと[Ir(iPrntz)]を10nmの
膜厚となるように第1の発光層上に共蒸着して形成した。DBTBIm−IIと[Ir(
iPrntz)]の重量比は、1:0.08(=DBTBIm−II:[Ir(iPr
ntz)])となるように蒸着レートを調整した。
以上により得られた発光素子9を大気に曝さないように窒素雰囲気のグローブボックス
内において封止した後、この発光素子9の動作特性について測定を行った。なお、測定は
室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
(評価結果)
発光素子8の電流密度−輝度特性を図58、電圧−輝度特性を図59に、また輝度−電
流効率特性を図60に示す。また、0.1mAの電流を流したときの発光スペクトルを図
61に示す。
発光素子8は、輝度972cd/mのときのCIE色度座標は(x=0.43、y=
0.55)であり、黄緑色の発光を示した。また、輝度972cd/mのときの電流効
率は38.7cd/Aであり、電圧は5.0V、電流密度は2.5mA/cmであった
以上の測定結果から、発光素子8は電流効率が極めて高い発光素子であった。
次に、発光素子9の電流密度−輝度特性を図62、電圧−輝度特性を図63に、また輝
度−電流効率特性を図64に示す。また、0.1mAの電流を流したときの発光スペクト
ルを図65に示す。
発光素子9は、輝度980cd/mのときのCIE色度座標は(x=0.42、y=
0.57)であり、黄緑色の発光を示した。また、輝度980cd/mのときの電流効
率は52.5cd/Aであり、電圧は3.8V、電流密度は1.87mA/cmであっ
た。
以上の測定結果から、発光素子9はある一定の輝度を得るための電圧が低く、低消費電
力でありながら、電流効率が極めて高い発光素子であった。
(合成例12)
本実施例では、実施の形態1の構造式(146)で表される本発明の一態様である有機
金属錯体、トリス(3−フェニル−4,5−ジプロピル−4H−1,2,4−トリアゾラ
ト)イリジウム(III)(略称:[Ir(Prptz−Pr)])の合成例を具体的
に例示する。
<ステップ1;N−プロピルベンズアミドの合成>
まず、プロピルアミン10g、トリエチルアミン26g、テトラヒドロフラン(THF
)200mLを500mL三ツ口フラスコに入れ、撹拌した。この混合溶液を氷冷し、ベ
ンゾイルクロリド24gとTHF50mLの混合溶液を滴下した後、室温まで昇温して2
時間撹拌した。撹拌後、この混合物にクロロホルムを添加し、水、次いで飽和炭酸水素ナ
トリウム水溶液で洗浄し、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させた。乾燥後の混合物を
自然ろ過し、ろ液を濃縮して固体を得た。この固体をヘキサンで洗浄して、N−プロピル
ベンズアミドの白色固体25gを収率92%で得た。ステップ1の合成スキームを下記(
a−15)に示す。
<ステップ2;N−プロピルベンズチオアミドの合成>
次に、上記ステップ1で得たN−プロピルベンズアミド15g、2,4−ビス(4−メ
トキシフェニル)−1,3,2,4−ジチアジホスフェタン−2,4−ジスルフィド(ロ
ーソン試薬)19g、トルエン100mLを300mL三ツ口フラスコに入れ、120℃
で5時間加熱還流し、反応させた。反応溶液よりトルエンを留去し、黄色油状物を得た。
この油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒は、トルエ
ンを用いた。得られたフラクションのうち、TLC(薄層クロマトグラフィー)にて単一
スポットのものを濃縮して、N−プロピルベンズチオアミドの黄色油状物を5.8g得た
。さらに、残りのフラクションを濃縮し、固体と油状物の混合物を得た。この混合物をエ
タノールに溶解して吸引ろ過し、不溶物を除去した。得られたろ液を濃縮して、N−プロ
ピルベンズチオアミドの黄色油状物を10.8g得た。収率は合わせて100%であった
。ステップ2の合成スキームを下記(b−15)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]プロピルアミンの合
成>
次に、ナトリウムエトキシド2.3g、上記ステップ2で得たN−プロピルベンズチオ
アミド5.8gを200mLナスフラスコに入れ、エタノール50mL加えて、室温で1
時間撹拌した。撹拌後、この混合物にヨードエタン3.0mLを加え、さらに60℃で5
時間加熱撹拌した。撹拌後、エタノールを留去し、褐色油状物を得た。この油状物をジク
ロロメタンに溶解し、水、次いで飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。洗浄後、得
られた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、N−[(エチルスルファニル)フェニルメチリデン]プロピルアミ
ンのオレンジ色油状物を5.9g、収率88%で得た。ステップ3の合成スキームを下記
(c−15)に示す。
<ステップ4;3−フェニル−4,5−ジプロピル−4−フェニル−4H−1,2,4−
トリアゾール(略称:HPrptz−Pr)の合成>
次に、酪酸メチル2.6g、ヒドラジン一水和物0.83mLを100mL丸底フラス
コに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波合成装置(CEM
社製 Discover)を用い、マイクロ波(2.45GHz 100W)を照射する
ことで90℃に加熱し、1時間反応させた。この反応溶液に上記ステップ3で得たN−[
(エチルスルファニル)フェニルメチリデン]プロピルアミン5.9g、1−ブタノール
20mLを入れて、130℃で10時間加熱還流した。還流後、1−ブタノールを留去し
て残渣を得た。この残渣を少量の酢酸エチルにて洗浄し、吸引ろ過した。得られたろ液を
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、3−フェニル−4,5−ジプロピル−4−フェニル
−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:HPrptz−Pr)を得た(黄色油状物、
収率35%)。ステップ4の合成スキームを下記(d−15)に示す。
<ステップ5;トリス(3−フェニル−4,5−ジプロピル−4H−1,2,4−トリア
ゾラト)イリジウム(III)(略称:[Ir(Prptz−Pr)])の合成>
さらに、上記ステップ4で得られた配位子HPrptz−Pr0.91g、トリス(ア
セチルアセトナト)イリジウム(III)0.39g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、200℃にて41時間加熱し、反応させ
た。反応物をジクロロメタンに溶解し、この溶液をセライトとシリカゲルを積層した補助
剤を通してろ過した。得られたろ液の溶媒を留去し、クロロホルム:酢酸エチル=20:
1(v/v)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。得ら
れたフラクションの溶媒を留去し、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(iPrF
ptz)]を得た(淡黄色粉末、収率6%)。ステップ5の合成スキームを下記(e−
15)に示す。
上記ステップ5で得られた淡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、本合成例12において、上述の構造式(146)で表
される本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(Prptz−Pr)]が得られたこ
とがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):0.98(t,9H),1.05(t,9H),1
.78−1.98(m,12H),2.75(t,6H),4.05(t,6H),7.
26−7.38(m,9H),8.06(d,3H).
(合成例13)
本実施例では、実施の形態1の構造式(149)で表される本発明の一態様である有機
金属錯体、トリス[3−(5−ビフェニル)−5−イソプロピル−4−フェニル−4H−
1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(iPr5btz)
])の合成例を具体的に例示する。
<ステップ1;3−フェニル安息香酸エチルの合成>
まず、フェニルボロン酸7.98g、3−ブロモ安息香酸エチル15g、トリ(オルト−
トリル)ホスフィン0.265g、トルエン200mL、エタノール30mL、2.0M
の炭酸カリウム水溶液65mLを500mL三ツ口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置
換した。この混合溶液に、酢酸パラジウム(II)(Pd(OAc))0.147gを
加え、80℃で5時間加熱撹拌した。所定時間経過後、この混合物の水層をトルエンで抽
出した。得られた抽出溶液と有機層を合わせて、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、次いで
飽和食塩水で洗浄した。有機層に、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させ、得られた混
合物を自然ろ過し、ろ液を得た。このろ液を濃縮して油状物を得た。得られた油状物をシ
リカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒には、まずヘキサンを用い
、次いで、ヘキサン:酢酸エチル=9:1の混合溶媒を用いた。得られたフラクションを
濃縮し、3−フェニル安息香酸エチルを得た(無色油状物、収率88%)。ステップ1の
合成スキームを下記(a−16)に示す。
<ステップ2;ビフェニル−3−カルボン酸ヒドラジドの合成>
次に、上記ステップ1で得られた3−フェニル安息香酸エチル13.1g、エタノール8
0mLを200mL三ツ口フラスコに入れた。この混合溶液に、ヒドラジン一水和物15
mLを加えて、80℃で5時間加熱撹拌した。所定時間経過後、反応溶液を室温まで冷却
したところ、固体が析出した。得られた混合物を水200mLに加え、吸引ろ過して固体
を得た。この固体をヘキサンで洗浄し、ビフェニル−3−カルボン酸ヒドラジドを得た(
白色固体、収率91%)。ステップ2の合成スキームを下記(b−16)に示す。
<ステップ3;3−(3−ビフェニル)−5−イソプロピル−4−フェニル−4H−1,
2,4−トリアゾール(略称:HiPr5btz)の合成>
次に、N−[1−(エチルスルファニル)イソブチリデン]アニリン5.0g、上記ステ
ップ2で得られたビフェニル−3−カルボン酸ヒドラジド4.60g、1−ブタノール3
0mLを100mL三ツ口フラスコに入れ、130℃で15時間加熱撹拌した。撹拌後、
反応溶液を濃縮して固体を得た。この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより
精製した。展開溶媒には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。この油状物をエタノールとヘキサンの混合溶媒にて再結晶して、3−(3−ビフェ
ニル)−5−イソプロピル−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:H
iPr5btz)を得た(白色固体、収率19%)。ステップ3の合成スキームを下記(
c−16)に示す。
<ステップ4;トリス[3−(5−ビフェニル)−5−イソプロピル−4−フェニル−4
H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(iPr5btz
])の合成>
次に上記ステップ3で得られた配位子HiPr5btz1.41g、トリス(アセチル
アセトナト)イリジウム(III)0.41gを、三方コックを付けた反応容器に入れ、
内部をアルゴン置換した。まず220℃にて49時間加熱し、次いで250℃で20時間
加熱し反応させた。得られた反応混合物をジクロロメタンに溶解し、シリカゲルカラムク
ロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒には、ジクロロメタン:酢酸エチル=5:1
の混合溶媒を用いた。得られたフラクションを濃縮して、固体を得た。この固体を酢酸エ
チルとヘキサンの混合溶媒にて再結晶し、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(i
Pr5btz)]を得た(黄色粉末、収率8%)。ステップ4の合成スキームを下記(
d−16)に示す。
上記ステップ4で得られた黄色粉末の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析結
果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図66に示す。この結果から、本合成例
13において、上述の構造式(149)で表される本発明の一態様である有機金属錯体[
Ir(iPr5btz)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):1.27−1.32(m,18H),2.93(
sep,3H),6.53(d,3H),6.95−7.05(m,6H),7.13−
7.27(m,15H),7.43−7.46(m,3H),7.54−7.56(m,
3H),7.57−7.70(m,9H).
次に、[Ir(iPr5btz)]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(0.041mmol/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(0.082mmol/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67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。また、図67において2本の実線が示
されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示してい
る。なお、図67に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.041mmol/
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67に示すとおり、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(iPr5btz)
]は、500nm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14)
本実施例では、実施の形態1の構造式(152)で表される本発明の一態様である有機
金属錯体、トリス[3−(5−ビフェニル)−5−イソプロピル−4−(2,6−ジメチ
ルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir
(iPr5btz−dmp)])の合成例を具体的に例示する。
<ステップ1;N−(2,6−ジメチルフェニル)−3−ブロモベンズアミドの合成>
まず、2,6−ジメチルアニリン13.8g、トリエチルアミン17.3g、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
合溶液を氷冷し、3−ブロモベンゾイルクロリド25gとTHF30mLの混合溶液を滴
下ロートより滴下した後、室温まで昇温して24時間撹拌した。撹拌後、この混合物にク
ロロホルムを添加し、水、次いで飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムを加えて乾
燥させた。乾燥後の混合物を自然ろ過し、ろ液を濃縮して固体を得た。この固体をヘキサ
ンで洗浄して、N−(2,6−ジメチルフェニル)−3−ブロモベンズアミドの白色固体
を収率53%で得た。ステップ1の合成スキームを下記(a−17)に示す。
<ステップ2;N−(2,6−ジメチルフェニル)−3−ブロモベンズチオアミドの合成

次に、上記ステップ1で得たN−(2,6−ジメチルフェニル)−3−ブロモベンズア
ミド13.8g、2,4−ビス(4−メトキシフェニル)−1,3,2,4−ジチアジホ
スフェタン−2,4−ジスルフィド(ローソン試薬)19g、トルエン100mLを30
0mL三ツ口フラスコに入れ、110℃で3.5時間加熱還流し、反応させた。反応溶液
よりトルエンを留去し、黄色油状物を得た。この油状物をシリカゲルカラムクロマトグラ
フィーにより精製した。展開溶媒は、トルエン:ヘキサン=4:1(v/v)を用いた。
得られたフラクションを濃縮し、固体を得た。この固体をトルエンとヘキサンの混合溶媒
にて洗浄し、N−(2,6−ジメチルフェニル)−3−ブロモベンズチオアミドの黄色固
体を収率86%で得た。ステップ2の合成スキームを下記(b−17)に示す。
<ステップ3;N−[(3−ブロモフェニル)(エチルスルファニル)メチリデン]−2
,6−ジメチルアニリンの合成>
次に、ナトリウムエトキシド2.66g、上記ステップ2で得たN−(2,6−ジメチ
ルフェニル)−3−ブロモベンズチオアミド12.5gを200mLナスフラスコに入れ
、エタノール30mLを加えて、室温で1時間撹拌した。撹拌後、この混合物にヨードエ
タン5mLを加え、さらに60℃で10時間撹拌した。撹拌後、エタノールを留去し、残
渣を得た。この残渣をジクロロメタンに溶解し、水、次いで飽和炭酸水素ナトリウム水溶
液、さらに飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させた。この混合物
を自然ろ過し、得られたろ液を濃縮して、N−[(3−ブロモフェニル)(エチルスルフ
ァニル)メチリデン]−2,6−ジメチルアニリンの褐色油状物を収率85%で得た。ス
テップ3の合成スキームを下記(c−17)に示す。
<ステップ4;3−(3−ブロモフェニル)−5−イソプロピル−4−(2,6−ジメチ
ルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾールの合成>
次に、上記ステップ3で得たN−[(3−ブロモフェニル)(エチルスルファニル)メ
チリデン]−2,6−ジメチルアニリン11.6g、1−ブタノール50mLを100m
L三ツ口フラスコに入れ、混合した。この混合溶液にイソ酪酸ヒドラジド2.72gを加
えて、130℃で14時間加熱還流した。その後さらにイソ酪酸ヒドラジド1.36gを
加えて、130℃で12.5時間加熱還流した。還流後、1−ブタノールを留去して残渣
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固体を得た。この固体を酢酸エチ
ルとヘキサンの混合溶媒にて再結晶し、3−(3−ブロモフェニル)−5−イソプロピル
−4−(2,6−ジメチルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾールを得た(白色粉
末、収率16%)。ステップ4の合成スキームを下記(d−17)に示す。
<ステップ5:3−(3−ビフェニル)−5−イソプロピル−4−(2,6−ジメチルフ
ェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:HiPr5btz−dmp)の合成

次に、上記ステップ4で得られた3−(3−ブロモフェニル)−5−イソプロピル−4
−(2,6−ジメチルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール1.97g、フェニ
ルボロン酸0.650g、トリ(オルト−トリル)ホスフィン0.048g、トルエン1
5mL、エタノール3mL、2.0Mの炭酸カリウム水溶液5.3mLを100mL三ツ
口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合溶液に、酢酸パラジウム(II
)0.012gを加え、80℃で6時間加熱撹拌し、反応させた。反応後、この混合物を
有機層と水層に分液し、水層をトルエンで抽出した。得られた抽出溶液と先に得られた有
機層を合わせて、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、次いで飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸
マグネシウムを加えて乾燥させた。乾燥後、得られた混合物を自然ろ過し、ろ液を得た。
このろ液を濃縮して油状物を得た。得られた油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィ
ーにより精製した。展開溶媒には、ヘキサン:酢酸エチル=1:1(v/v)の混合溶媒
を用いた。得られたフラクションを濃縮し、3−(3−ビフェニル)−5−イソプロピル
−4−(2,6−ジメチルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:HiP
r5btz−dmp)を得た(白色粉末、収率85%)。ステップ5の合成スキームを下
記(e−17)に示す。
<ステップ6;トリス[3−(5−ビフェニル)−5−イソプロピル−4−(2,6−ジ
メチルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[
Ir(iPr5btz−dmp)])の合成>
さらに、上記ステップ5で得られた配位子HiPr5btz−dmp0.55g、トリ
ス(アセチルアセトナト)イリジウム(III)0.15g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43.5時間加熱し
、反応させた。反応物をジクロロメタンに溶解し、ジクロロメタン:酢酸エチル=10:
1(v/v)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。得ら
れたフラクションの溶媒を留去し、得られた固体を酢酸エチルとヘキサンの混合溶媒にて
洗浄した。次いで、エタノールとヘキサンの混合溶媒にて再結晶し、本発明の一態様であ
る有機金属錯体[Ir(iPr5btz−dmp)]を得た(黄色粉末、収率0.2%
)。ステップ6の合成スキームを下記(f−17)に示す。
上記ステップ6で得られた黄色粉末の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析結
果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図68に示す。この結果から、本合成例
14において、上述の構造式(152)で表される本発明の一態様である有機金属錯体[
Ir(iPr5btz−dmp)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):1.16(d,9H),1.33(d,9H),1
.97(s,9H),2.20(s,9H),2.67−2.74(m,3H),6.5
4(s,3H),7.04−7.11(m,12H),7.23−7.37(m,15H
),7.46(t,3H).
次に、[Ir(iPr5btz−dmp)]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(0.059mmol/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(0.059mmol/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69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。また、図69において2本の
実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを
示している。なお、図69に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.059m
mol/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69に示すとおり、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(iPr5btz−d
mp)]は、477、509nm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。
本発明の一態様である有機金属錯体を用いた発光素子の構成、作製方法および素子特性
の測定結果について説明する。
本実施例で作製した発光素子11の素子構造を図43に示す。発光素子11は基板11
00上に設けた第1の電極1101上に、複数の層が積層されたEL層1103を介して
第2の電極1102を有する。本実施例の発光素子11のEL層1103は、正孔注入層
1111、正孔輸送層1112、発光層1113、電子輸送層1114、並びに電子注入
層1115が順次積層された構造を有する。なお、発光層1113は第1の発光層、及び
第2の発光層を積層した構成を備える。
作製した発光素子の概要を表5に示す。なお、発光素子11において、本発明の一態様
である有機金属錯体を発光材料として発光層1113に適用した。
(発光素子11の作製)
次に、発光素子11の作製方法について説明する。なお、発光素子11は、実施の形態
1の構造式(149)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、トリス[3−(5
−ビフェニル)−5−イソプロピル−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト]
イリジウム(III)(略称:[Ir(iPr5btz)])を発光材料として発光層
に含む。
まず、ガラス基板1100上に酸化珪素を含むインジウムスズ酸化物(略称:ITSO
)をスパッタリング法にて成膜し、陽極として機能する第1の電極1101を形成した。
第1の電極1101の膜厚は110nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
次に、第1の電極1101が形成された面が下方となるように、第1の電極1101が
形成されたガラス基板1100を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、1
−4Pa程度まで減圧した。
次に、正孔注入層1111を第1の電極1101上に形成した。正孔注入層1111は
4,4’−ジ(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
層を用いた。複合材料を含む層の膜厚は50nmとし、CBPと酸化モリブデンの比率は
、重量比で2:1(=CBP:酸化モリブデン)となるように調節した。
次に、正孔輸送層1112を正孔注入層1111上に形成した。正孔輸送層1112は
抵抗加熱を用いた蒸着法により、1,3−ビス(N−カルバゾリル)ベンゼン(略称:m
CP)を10nmの膜厚となるように成膜した。
次に、発光層1113を正孔輸送層1112上に形成した。発光層1113は、mCP
と[Ir(iPr5btz)]を30nmの膜厚となるように共蒸着して形成した後、
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(iPr5btz)]を10n
mの膜厚となるように共蒸着して形成した。mCPと[Ir(iPr5btz)]の重
量比は、1:0.08(=mCP:[Ir(iPr5btz)])となるように蒸着レ
ートを調整した。また、mDBTBIm−IIと[Ir(iPr5btz)]の重量比
は、1:0.08(=mDBTBIm−II:[Ir(iPr5btz)])となるよ
うに蒸着レートを調整した。
次に、電子輸送層1114を発光層1113上に形成した。電子輸送層1114は抵抗
加熱を用いた蒸着法により、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た。
次に、電子注入層1115を電子輸送層1114上に形成した。電子注入層1115と
してフッ化リチウム(LiF)を、1nmの膜厚となるように蒸着した。
最後に、第2の電極1102を電子注入層1115上に形成した。第2の電極1102
としてアルミニウムを、200nmの膜厚となるよう蒸着して発光素子11を作製した。
以上により得られた発光素子11を大気に曝さないように窒素雰囲気のグローブボック
ス内において封止した後、この発光素子11の動作特性について測定を行った。なお、測
定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
(評価結果)
次に、発光素子11の電流密度−輝度特性を図70、電圧−輝度特性を図71に、また
輝度−電流効率特性を図72に示す。また、0.1mAの電流を流したときの発光スペク
トルを図73に示す。
発光素子11は、輝度696cd/mのときのCIE色度座標は(x=0.22、y
=0.45)であった。また、輝度696cd/mのときの電流効率は43.9cd/
Aであり、電圧は6.0V、電流密度は1.58mA/cmであった。
以上の測定結果から、発光素子11は電流効率が極めて高い発光素子であった。
101 基板
102 第1の電極
103 EL層
104 第2の電極
111 正孔注入層
112 正孔輸送層
113 発光層
114 電子輸送層
501 第1の電極
502 第2の電極
511 第1の発光ユニット
512 第2の発光ユニット
513 電荷発生層
601 基板
603 第1の電極
607 EL層
608 第2の電極
801 基板
806 基板
815 EL層
1100 基板
1101 第1の電極
1102 第2の電極
1103 EL層
1111 正孔注入層
1112 正孔輸送層
1113 発光層
1114 電子輸送層
1115 電子注入層

Claims (9)

  1. 式(G2)で表される有機金属錯体を有する発光素子用材料。

    (式中、Rは、炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数5〜8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数7〜10のアラルキル基のいずれかを表す。また、Rは、炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数5〜8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表す。また、Arは、置換基を有していてもよい炭素数6〜13のアリーレン基を表す。また、Mはイリジウムを表し、n=3である。)
  2. 式(G4)で表される有機金属錯体を有する発光素子用材料。

    (式中、Rは、炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数5〜8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数7〜10のアラルキル基のいずれかを表す。また、Rは、炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数5〜8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表す。また、R〜Rは、各々独立して、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数5〜8のシクロアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、炭素数6〜12のアリールオキシ基、炭素数1〜4のアルキルチオ基、炭素数6〜12のアリールチオ基、炭素数1〜4のアルキルアミノ基、炭素数6〜24のモノまたはジアリールアミノ基、シアノ基、ハロゲン基、炭素数1〜4のハロアルキル基、炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表す。ここで、R〜Rのうち、互いに隣接する置換基同士が直接結合して、環状構造を形成してもよい。また、Mはイリジウムを表し、n=3である。)
  3. 式(100)、(122)、(104)、(123)、(101)、(102)、(145)、(124)、(125)、(138)、(150)、(146)、(149)、(152)のいずれか一で表される有機金属錯体を有する発光素子用材料。













  4. 式(G2)で表される有機金属錯体を有する発光素子。

    (式中、Rは、炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数5〜8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数7〜10のアラルキル基のいずれかを表す。また、Rは、炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数5〜8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表す。また、Arは、置換基を有していてもよい炭素数6〜13のアリーレン基を表す。また、Mはイリジウムを表し、n=3である。)
  5. 式(G4)で表される有機金属錯体を有する発光素子。

    (式中、Rは、炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数5〜8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数7〜10のアラルキル基のいずれかを表す。また、Rは、炭素数1〜6のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数5〜8のシクロアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表す。また、R〜Rは、各々独立して、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数5〜8のシクロアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、炭素数6〜12のアリールオキシ基、炭素数1〜4のアルキルチオ基、炭素数6〜12のアリールチオ基、炭素数1〜4のアルキルアミノ基、炭素数6〜24のモノまたはジアリールアミノ基、シアノ基、ハロゲン基、炭素数1〜4のハロアルキル基、炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表す。ここで、R〜Rのうち、互いに隣接する置換基同士が直接結合して、環状構造を形成してもよい。また、Mはイリジウムを表し、n=3である。)
  6. 式(100)、(122)、(104)、(123)、(101)、(102)、(145)、(124)、(125)、(138)、(150)、(146)、(149)、(152)のいずれか一で表される有機金属錯体を有する発光素子。













  7. 請求項4乃至請求項6のいずれか一に記載の発光素子を画素部に有する表示装置。
  8. 請求項7に記載の表示装置を表示部に用いた電子機器。
  9. 請求項4乃至請求項6のいずれか一に記載の発光素子を光源として用いた照明装置。
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