JP4366332B2 - 有機金属錯体、該有機金属錯体を用いた発光素子および発光装置 - Google Patents
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Description
本発明は、有機金属錯体に関する。特に、励起三重項状態を発光に変換できる有機金属錯体に関する。また、本発明は、陽極と、陰極と、電界を加えることで発光が得られる有機化合物を含む層（以下、「発光物質を含む層」と記載する。）と、を有する発光素子に関する。また、本発明は、前記発光素子を用いた発光装置に関する。
有機化合物（有機分子）は、光を吸収するとエネルギーを持った状態（励起状態）となる。この励起状態を経由することにより、光化学反応などの種々の反応を起こす場合や発光（ルミネッセンス）を生じる場合があり、様々な応用がなされている。
光化学反応の一例として、一重項酸素の不飽和有機分子との反応（酸素付加）がある（例えば、下記非特許文献１参照）。酸素分子は基底状態が三重項状態であるため、一重項状態の酸素（一重項酸素）は直接の光励起では生成しない。しかしながら、他の三重項励起分子の存在下においては一重項酸素が生成し、酸素付加反応に至ることができる。この時、前述の三重項励起分子を形成できる化合物は、光増感剤と呼ばれる。
井上晴夫、外３名「基礎化学コース 光化学Ｉ」（丸善株式会社）、ｐ．１０６−１１０
このように、一重項酸素を生成するためには、三重項励起分子を光励起で形成できる光増感剤が必要である。ところが、通常の有機化合物は基底状態が一重項状態であるため、励起三重項状態への光励起は禁制遷移となり、三重項励起分子は生じにくい（通常は一重項励起分子が生じる。）。従って、このような光増感剤としては、励起一重項状態から励起三重項状態への項間交差を起こしやすい化合物、あるいは直接励起三重項状態へ光励起されるという禁制遷移を許容する化合物が求められている。言い換えれば、そのような化合物は、光増感剤としての利用が可能であり、有益と言える。
また、そのような化合物は、しばしば燐光を放出することがある。燐光とは多重度の異なるエネルギー間の遷移によって生じる発光のことであり、通常の有機化合物では励起三重項状態から一重項基底状態へ戻る際に生じる発光のことを指す（これに対し、励起一重項状態から一重項基底状態へ戻る際の発光は、蛍光と呼ばれる。）。燐光を放出できる化合物、すなわち励起三重項状態を発光に変換できる化合物（以下、「燐光性化合物」と記載する。）の応用分野としては、発光性の化合物として有機化合物を用いた発光素子が挙げられる。
この発光素子は、薄型軽量、高速応答性、直流低電圧駆動などの特性から、次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されているデバイスである。また、自発光型であり、視野角が広いことから、視認性も比較的良好であり、携帯機器の表示画面に用いる素子として有効と考えられている。
有機化合物を発光体として用いる場合、発光素子の発光機構はキャリア注入型である。すなわち、電極間に発光層を挟んで電圧を印加することにより、陰極から注入された電子および陽極から注入されたホールが発光層中で再結合して励起分子を形成し、その励起分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。
そして、励起分子の種類としては、先に述べた光励起の場合と同様、励起一重項状態（Ｓ*）と励起三重項状態（Ｔ*）が可能である。また、発光素子におけるその統計的な生成比率は、Ｓ*：Ｔ*＝１：３であると考えられている（例えば、下記非特許文献２参照）。
筒井哲夫、「応用物理学会 有機分子・バイオエレクトロニクス分科会 第３回講習会テキスト」ｐ．３１−３７（１９９３）
しかしながら、一般的な有機化合物は室温において、励起三重項状態からの発光（燐光）は観測されず、通常は励起一重項状態からの発光（蛍光）のみが観測される。有機化合物の基底状態は通常、一重項基底状態（Ｓ0）であるため、Ｔ*→Ｓ0遷移（燐光過程）は強度の禁制遷移となり、Ｓ*→Ｓ0遷移（蛍光過程）は許容遷移となるからである。
従って、発光素子における内部量子効率（注入したキャリアに対して発生するフォトンの割合）の理論的限界は、Ｓ*：Ｔ*＝１：３であることを根拠に２５％とされていた。
ところが、上述した燐光性化合物を用いれば、Ｔ*→Ｓ0遷移（燐光過程）が許容されるため、内部量子効率は７５〜１００％にまで理論上は可能となる。つまり、従来の３〜４倍の発光効率が可能となる。実際、燐光性化合物を用いた発光素子が相次いで発表され、その発光効率の高さが注目されている（例えば、下記非特許文献３および非特許文献４参照）。
Ｄ．Ｆ．オブライエン外３名「アプライド フィジクス レターズ、ｖｏｌ．７４、Ｎｏ．３」ｐ．４４２−４４４（１９９９）
テツオ ツツイ外８名「ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジクス、ｖｏｌ．３８」Ｌ１５０２−Ｌ１５０４（１９９９）
上記非特許文献３では、白金を中心金属とするポルフィリン錯体を、上記非特許文献４ではイリジウムを中心金属とする有機金属錯体を用いており、いずれの錯体も燐光性化合物である。
また、イリジウムを中心金属とする有機金属錯体（以下、「イリジウム錯体」と記載する。）を含む層と、公知の蛍光性化合物であるＤＣＭ２を含む層とを交互に積層することにより、イリジウム錯体で生成した三重項励起エネルギーをＤＣＭ２に移動させ、ＤＣＭ２の発光に寄与させることもできる（例えば、下記特許文献５参照）。この場合、ＤＣＭ２の励起一重項状態の量（通常であれば２５％以下）は、通常に比べて増幅されるため、ＤＣＭ２の発光効率は増大する。これはいわば、燐光性化合物であるイリジウム錯体の増感作用とも言える。
Ｍ．Ａ．バルド外２名「ネイチャー（ロンドン）、ｖｏｌ．４０３」ｐ．７５０−７５３（２０００）
上記非特許文献３〜５に示されているとおり、燐光性化合物を用いた発光素子は、従来よりも高い発光効率を達成できる（つまり、少ない電流で高い輝度を達成できる。）。従って、燐光性化合物を用いた発光素子は、高輝度発光・高発光効率を達成するための手法として、今後の開発において大きなウェートを占めるものと考えられる。
以上のように、燐光性化合物は項間交差を起こしやすく、なおかつ励起三重項状態からの発光（燐光）を生じやすいため、光増感剤としての利用や燐光材料としての発光素子への適用が有用であり、期待されている化合物であるが、その数は少ないのが現状である。
数少ない燐光性化合物の中で、前記非特許文献４や非特許文献５で用いられているイリジウム錯体は、オルトメタル錯体と呼ばれる有機金属錯体の一種である。この錯体は燐光寿命が数百ナノ秒であり、また、燐光量子収率も高いことから、上述のポルフィリン錯体に比べると輝度の上昇に伴う効率の低下が小さいため、発光素子において有効である。その意味でも、このような有機金属錯体は、励起三重項状態への直接光励起や項間交差を起こしやすい化合物、ひいては燐光性化合物を合成するための一つの指針である。
前記非特許文献４や非特許文献５で用いられているイリジウム錯体の配位子の構造は比較的単純であり、色純度の良い緑色発光を示すが、発光色を他の色に変えるためには配位子の構造を変える必要がある。例えば、「第１０回 インターナショナル ワークショップ オン インオーガニック アンド オーガニック エレクトロルミネッセンス（ＥＬ’００）」ｐ．３５−３８では、種々の配位子およびその配位子を用いたイリジウム錯体が合成されており、いくつかの発光色を実現している。
Ｍ．トンプソン、外１０名「第１０回 インターナショナル ワークショップ オン インオーガニック アンド オーガニック エレクトロルミネッセンス（ＥＬ’００）」ｐ．３５−３８
しかしながら、これらはごく限られた一例であるため、その種類において十分に満足されるものではない。上述したような有機金属錯体は、励起三重項状態への項間交差が起こりやすい材料であり、光増感剤や燐光材料などの様々な用途が考えられるため、その用途に応じた様々な性能が必要である。
従って、励起三重項状態への項間交差が起こりやすい新規な有機金属錯体が望まれている。その中でも、特に高効率な発光素子を得るため、燐光材料として用いることができる新規な有機金属錯体が望まれている。
本発明は、励起三重項状態への項間交差が起こりやすく、また燐光を発光できる新規な有機金属錯体を提供することを課題とする。また、本発明は、前記有機金属錯体を用いた高効率な発光素子を提供することを課題とする。さらに、本発明は、前記発光素子を用いた消費電力の低い発光装置を提供することを課題とする。
本発明者らは、鋭意実験、検討を重ねた結果、下記一般式（１）で表される構造を有する有機金属錯体は、励起三重項状態への項間交差が起こりやすく、また燐光を発光できる化合物であることを見い出した。
従って、本発明は、上記一般式（１）で表される構造を有する有機金属錯体を提供するものである。そのうち、特に下記一般式（２）で表される構造を有する有機金属錯体が好ましい。
また、前記式（１）で表される構造を有する有機金属錯体のうち、特に下記一般式（３）で表される構造を有する有機金属錯体が好ましい。
また、本発明者らは、下記一般式（４）で表される有機金属錯体が、励起三重項状態への項間交差が起こりやすく、また燐光を発光できる化合物であることを見い出した。
従って、本発明は、上記一般式（４）で表される有機金属錯体を提供するものである。このうち、特に下記一般式（５）で表される有機金属錯体が好ましい。
また、前記式（４）で表される有機金属錯体のうち、特に下記一般式（６）で表される有機金属錯体が好ましい。
なお、上記一般式（４）〜（６）において、配位子Ｌは、β−ジケトン構造を有するモノアニオン性の配位子、またはカルボキシル基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、またはフェノール性水酸基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子であれば何れでもよいが、以下の構造式（７）〜（１３）で表されるモノアニオン性の二座キレート配位子のいずれかが好ましい。このモノアニオン性の二座キレート配位子は、配位能力が高く、また安価に入手することができるため、有効である。
なお、上記一般式（１）〜（３）で表される構造を有する有機金属錯体、または上記一般式（４）〜（６）で表される有機金属錯体において、電子吸引性の置換基としては、ハロゲノ基またはハロアルキル基のいずれかであることが好ましく、特にフルオロ基やトリフルオロメチル基が好ましい。これらの電子吸引性の置換基により上記一般式（１）〜（３）で表される構造を有する有機金属錯体、または上記一般式（４）〜（６）で表される有機金属錯体の発光量子収率を向上させることができるため、有効である。
また、本発明者らは、下記一般式（１４）で表される構造を有する有機金属錯体が、励起三重項状態への項間交差が起こりやすく、また燐光を発光できる化合物であることを見い出した。
従って、本発明は、上記一般式（１４）で表される構造を有する有機金属錯体を提供するものである。このうち、特に下記一般式（１５）で表される構造を有する有機金属錯体が好ましい。
また、前記式（１４）で表される構造を有する有機金属錯体のうち、特に下記一般式（１６）で表される構造を有する有機金属錯体が好ましい。
また、本発明者らは、下記一般式（１７）で表される有機金属錯体が、励起三重項状態への項間交差が起こりやすく、また燐光を発光できる化合物であることを見い出した。
従って、本発明は、上記一般式（１７）で表される有機金属錯体を提供するものである。なお、上記一般式（１７）において、配位子Ｌは、β−ジケトン構造を有するモノアニオン性の配位子、またはカルボキシル基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、またはフェノール性水酸基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子であれば何れでもよいが、以下の構造式（７）〜（１３）で表されるモノアニオン性の二座キレート配位子のいずれかが好ましい。これらのモノアニオン性のキレート配位子は、配位能力が高く、また安価に入手することができるため、有効である。
また、本発明者らは、下記一般式（１８）で表される有機金属錯体が、励起三重項状態への項間交差が起こりやすく、燐光を発光できる化合物であることを見い出した。
なお、上記一般式（１８）において、配位子Ｌは、β−ジケトン構造を有するモノアニオン性の配位子、またはカルボキシル基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、またはフェノール性水酸基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子であれば何れでもよいが、以下の構造式（７）〜（１３）で表されるモノアニオン性の二座キレート配位子のいずれかであるのが好ましい。これらのモノアニオン性のキレート配位子は、配位能力が高く、また安価に入手することができるため、有効である。
また、本発明者らは、下記一般式（１９）で表される有機金属錯体が、励起三重項状態への項間交差が起こりやすく、また燐光を発光できる化合物であることを見い出した。
なお、上記一般式（１９）において、配位子Ｌは、β−ジケトン構造を有するモノアニオン性の配位子、またはカルボキシル基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、またはフェノール性水酸基を有するモノアニオン性の二座キレート配位子であれば何れでもよいが、以下の構造式（７）〜（１３）で表されるモノアニオン性の配位子のいずれかであるのが好ましい。これらのモノアニオン性のキレート配位子は、配位能力が高く、また安価に入手することができるため、有効である。
なお、前記一般式（１４）で表される構造を有する有機金属錯体、前記一般式（１７）で表される有機金属錯体、または前記一般式（１７）で表される有機金属錯体における前記Ｌが下記構造式（７）〜（１３）で表されるモノアニオン性の二座キレート配位子のいずれかである有機金属錯体において、（ａ）Ｒ2およびＲ3の少なくとも一つが電子吸引性の置換基であるか、（ｂ）Ａｒが電子吸引性の置換基を有するか、または（ｃ）Ｒ2およびＲ3の少なくとも一つが電子吸引性の置換基であり且つＡｒが電子吸引性の置換基を有することが、好ましい。これらの電子吸引性の置換基により、前記一般式（１４）で表される構造を有する有機金属錯体、前記一般式（１７）で表される有機金属錯体、または前記一般式（１７）における前記Ｌが下記構造式（７）〜（１３）で表されるモノアニオン性の二座キレート配位子のいずれかである有機金属錯体は、より強い燐光を発することができるため、有効である。
なお、前記一般式（１５）で表される構造を有する有機金属錯体、前記一般式（１８）で表される有機金属錯体、または前記一般式（１８）で表される有機金属錯体における上記Ｌが下記構造式（７）〜（１３）で表されるモノアニオン性の二座キレート配位子のいずれかである有機金属錯体において、Ｒ2〜Ｒ7、Ｒ9〜Ｒ13の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。これらの電子吸引性の置換基により、前記一般式（１５）で表される構造を有する有機金属錯体、前記一般式（１８）で表される有機金属錯体、または前記一般式（１８）における前記Ｌが下記構造式（７）〜（１３）で表されるモノアニオン性の二座キレート配位子のいずれかである有機金属錯体は、より強い燐光を発することができるため、有効である。
なお、前記一般式（１６）で表される構造を有する有機金属錯体、前記一般式（１９）で表される有機金属錯体、または前記一般式（１９）で表される有機金属錯体における前記Ｌが下記構造式（７）〜（１３）で表されるモノアニオン性の二座キレート配位子のいずれかである有機金属錯体において、Ｒ8およびＲ14の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。これらの電子吸引性の置換基により、前記一般式（１６）で表される構造を有する有機金属錯体、前記一般式（１９）で表される有機金属錯体、または前記一般式（１９）における前記Ｌが下記構造式（７）〜（１３）で表されるモノアニオン性の二座キレート配位子のいずれかである有機金属錯体は、より強い燐光を発することができるため、有効である。
なお、前記一般式（１４）〜（１９）において、電子吸引性の置換基は、ハロゲノ基またはハロアルキル基のいずれかが好ましく、特にフルオロ基またはトリフルオロメチル基が好ましい。これらの電子吸引性の置換基により、前記一般式（１４）〜（１６）で表される構造を有する有機金属錯体、または前記一般式（１７）〜（１９）で表される有機金属錯体の発光量子収率を向上させることができるため、有効である。
なお、より効率よく燐光発光をさせるためには、重原子効果の観点から、中心金属としては重い金属の方が好ましい。従って、本発明では、前記一般式（１）〜（６）および（１４）〜（１９）において、中心金属Ｍがイリジウムまたは白金であることを特徴とする。
ところで、本発明の有機金属錯体は、三重項励起エネルギーを発光に変換することが可能であるため、発光素子に適用することにより高効率化が可能となり、非常に有効である。従って、本発明では、本発明の有機金属錯体を用いた発光素子も含むものとする。
この時、本発明の有機金属錯体は、前記非特許文献６で述べられたような増感剤として用いてもよいが、前記非特許文献５で述べられたような発光体としての利用法の方が、発光効率の面で効果的である。従って、本発明は、本発明の有機金属錯体を発光体として用いた発光素子を特徴とする。
このようにして得られた本発明の発光素子は高い発光効率を実現できるため、これを発光素子として用いた発光装置（画像表示デバイスや発光デバイス）は低消費電力を実現できる。従って本発明には、本発明の発光素子を用いた発光装置も含むものとする。
ここで、本明細書および特許請求の範囲中における発光装置とは、発光素子を用いた画像表示デバイスもしくは発光デバイスを指す。また、発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルムもしくはＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープもしくはＴＣＰ（Tape Carrier Package）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Chip On Glass）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。さらに、本発光装置には照明器具等に用いられる発光装置も含むものとする。
本発明を実施することで、励起三重項状態への項間交差が起こりやすく、また燐光を発光できる新規な有機金属錯体を提供することができる。また、本発明の有機金属錯体を用いて発光素子を作製し、発光装置に用いることにより、消費電力の低い発光装置を提供することができる。
以下ではまず、本発明の有機金属錯体の合成方法について例示する。本発明の有機金属錯体〔前記一般式（１）〜（６）あるいは（１４）〜（１９）〕は、配位子をオルトメタル化反応させることによって得ることができる。例えば、下記一般式（２０）で表される配位子を有する本発明の有機金属錯体〔すなわち、前記一般式（１５）や（１８）〕は、下記一般式（２０）で表される配位子をオルトメタル化反応させることにより得られる。以下では、この一般式（２０）で表される配位子を用い、前記一般式（１８）で表される本発明の有機金属錯体を合成する手法を例示する。
なお、上記一般式（２０）で表される配位子は公知の方法（特開昭４８−８７８８号公報）を用いて合成することができ、例えば、下記合成スキーム（２１）にて合成することができる。また、下記一般式（２２）で表される配位子も同様な合成スキームにて合成することができる。本発明の有機金属錯体における他の配位子についても、同様の手法で合成可能である。
このようにして得られた一般式（２０）の配位子を用いて、本発明の有機金属錯体であるオルトメタル錯体を形成する。この時のオルトメタル化反応としては、公知の合成方法を用いればよい。
例えば、イリジウムを中心金属として本発明の有機金属錯体を合成する際は、中心金属原料として塩化イリジウムの水和物を用い、一般式（２０）の配位子と混合して窒素雰囲気下にて還流することにより、まず塩素架橋の複核錯体を合成する〔下記合成スキーム（２３）〕。次に、得られた前記複核錯体と配位子Ｌとを混合して窒素雰囲気下にて還流することにより、塩素架橋を配位子Ｌで切断し、本発明の有機金属錯体を得る〔下記合成スキーム（２４）〕。
なお、本発明で用いる有機金属錯体の合成法は、上記に示す合成方法に限定されるものではない。
このようにして得られる本発明の有機金属錯体は、電子輸送性を有するピラジン誘導体を配位子として用いているため、キャリア輸送性を有しており、電子デバイスの利用が可能である。また、前記一般式（２０）で表される配位子の構造を変化させることで様々な発光色等の特性を有する有機金属錯体を得ることができる。その具体例としては、例えば下記表１〜９に示した化合物（２５）〜（１０５）などがある。表中、Ｌについては、構造式の番号（前述の構造式番号に対応している。）によって表している。ただし、本発明で用いる有機金属錯体は、下記表１〜９に示したものに限定されるものではない。
本発明の有機金属錯体は、光増感剤や燐光材料として用いることができるが、以下では、本発明の有機金属錯体を発光素子に適用する形態について述べる。
本発明における発光素子は、基本的には、一対の電極（陽極および陰極）間に上述した本発明の有機金属錯体〔前記一般式（１）〜（３）および（１４）〜（１６）の構造を有する有機金属錯体、または前記一般式（４）〜（６）および（１７）〜（１９）で表される有機金属錯体〕を含む発光物質を含む層〔正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）、電子輸送層、電子注入層など〕を挟持した素子構成である。
また、発光物質を含む層に用いる本発明の有機金属錯体以外の材料としては、公知の材料を用いることができ、低分子系材料および高分子系材料のいずれを用いることもできる。なお、発光物質を含む層を形成する材料には、有機化合物材料のみからなるものだけでなく、無機化合物を一部に含む構成も含めてもよい。
以下、本発明の発光素子の実施形態について、さらに詳細に説明する。
〈実施の形態１〉
本実施の形態１では、本発明の有機金属錯体を含む発光層と、低分子系材料からなる正孔注入層、正孔輸送層、ホールブロッキング層および電子輸送層を有する発光素子の素子構成について図１を用いて説明する。
本実施の形態１では、本発明の有機金属錯体を含む発光層と、低分子系材料からなる正孔注入層、正孔輸送層、ホールブロッキング層および電子輸送層を有する発光素子の素子構成について図１を用いて説明する。
図１では、基板１００上に第１の電極１０１が形成され、第１の電極１０１上に発光物質を含む層１０２が形成され、その上に第２の電極１０３が形成された構造を有する。
なお、ここで基板１００に用いる材料としては、従来の発光素子に用いられているものであればよく、例えば、ガラス、石英、透明プラスチック、可撓性基板などからなるものを用いることができる。
また、本実施の形態１における第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０３は陰極として機能する。
すなわち、第１の電極１０１は陽極材料で形成され、ここで用いることのできる陽極材料としては、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）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好ましい。なお、陽極材料の具体例としては、インジウム錫酸化物、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物、酸化インジウムに２〜２０［％］の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合してなるインジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛に数［％］の酸化ガリウム（Ｇａ2Ｏ3）を混合してなる亜鉛ガリウム酸化物の他、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（ＴｉＮ）等を用いることができる。
一方、第２の電極１０３の形成に用いられる陰極材料としては、仕事関数の小さい（仕事関数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好ましい。なお、陰極材料の具体例としては、元素周期律の１族または２族に属する元素、すなわちＬｉやＣｓ等のアルカリ金属、およびＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ）や化合物（ＬｉＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ2）の他、希土類金属を含む遷移金属を用いて形成することができるが、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ等の金属（合金を含む）との積層により形成することもできる。
なお、上述した陽極材料および陰極材料は、蒸着法、スパッタリング法等により薄膜を形成することにより、それぞれ第１の電極１０１および第２の電極１０３を形成する。膜厚は、１０〜５００ｎｍとするのが好ましい。最後にＳｉＮ等の無機材料やポリテトラフルオロエチレン、スチレンポリマー等の有機材料からなる保護層（バリア層）を形成する。バリア層は、透明であっても不透明であってもよく、上記無機材料または有機材料は、蒸着法、スパッタリング法等により形成する。
さらに、発光素子の有機層や電極の酸化や湿気から防ぐためにＳｒＯxやＳｉＯx等の乾燥剤を電子ビーム照射法、蒸着法、スパッタリング法、ゾル・ゲル法等により形成する。
また、本発明の発光素子において、発光層におけるキャリアの再結合により生じる光は、第１の電極１０１または第２の電極１０３の一方、または両方から外部に出射される構成となる。すなわち、第１の電極１０１から光を出射させる場合には、第１の電極１０１を透光性の材料で形成することとし、第２の電極１０３側から光を出射させる場合には、第２の電極１０３を透光性の材料で形成することとする。
また、発光物質を含む層１０２は複数の層を積層することにより形成されるが、本実施の形態１では、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、発光層１１３、ホールブロッキング層１１４、および電子輸送層１１５を積層することにより形成される。
正孔注入層１１１を形成する正孔注入性材料としては、フタロシアニン系の化合物が有効である。例えば、フタロシアニン（略称：Ｈ2−Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：Ｃｕ−Ｐｃ）等を用いることができる。また、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）なども用いることができる。
正孔輸送層１１２を形成する正孔輸送性材料としては、芳香族アミン系（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの）の化合物が好適である。広く用いられている材料として、例えば、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）の他、その誘導体である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：α−ＮＰＤ）、あるいは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）などのスターバースト型芳香族アミン化合物が挙げられる。また、ＭｏＯｘ等の導電性無機化合物と上記有機化合物との複合材料を用いることもできる。
発光層１１３は、前記一般式（１）〜（３）および（１４）〜（１６）の構造を有する有機金属錯体、または前記一般式（４）〜（６）および（１７）〜（１９）で表される有機金属錯体を含み、この有機金属錯体とホスト材料とを共蒸着することにより形成される。ホスト材料としては公知の材料を用いることができ、トリフェニルアミノキノキサリン（略称：ＴＰＡＱｎ）、４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）−ビフェニル（略称：ＣＢＰ）や、２，２’，２”−（１，３，５−ベンゼントリ−イル）−トリス［１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール］（略称：ＴＰＢＩ）などの他、上述した正孔輸送材料や後述の電子輸送性材料などが挙げられる。
ホールブロッキング層１１４を形成するホールブロッキング性の材料としては、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）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）等を用いることができる。
電子輸送層１１５を形成する場合の電子輸送性材料としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、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（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム略称：ＢｅＢｑ2）などの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や、先に述べたＢＡｌｑなどが好適である。また、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）2）、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）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もある。さらに、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、先に述べたＯＸＤ−７、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなども電子輸送性材料として用いることができる。また、ＴｉＯｘ等の無機材料も用いることができる。
以上により、本発明の有機金属錯体を含む発光層１１３と、低分子系材料からなる正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、ホールブロッキング層１１４および電子輸送層１１５を有する発光素子を形成することができる。
なお、本実施の形態１においては、発光層１１３において、本発明の有機金属錯体をゲスト材料として用いており、本発明の有機金属錯体から得られる発光を発光色とする発光素子である。
〈実施の形態２〉
本実施の形態２では、本発明の有機金属錯体を含む発光層と、高分子系材料からなる正孔注入層を有し、これらを湿式プロセスにて形成する発光素子の素子構成について図２を用いて説明する。
本実施の形態２では、本発明の有機金属錯体を含む発光層と、高分子系材料からなる正孔注入層を有し、これらを湿式プロセスにて形成する発光素子の素子構成について図２を用いて説明する。
なお、基板２００、第１の電極２０１、第２の電極２０３については、実施の形態１と同様の材料を用いて、同様にして形成することができるため説明を省略する。
また、発光物質を含む層２０２は複数の層を積層することにより形成されるが、本実施の形態２では、正孔注入層２１１、発光層２１２を積層することにより形成される。
正孔注入層２１１を形成する正孔注入性の材料としては、ポリスチレンスルホン酸（略称：ＰＳＳ）をドープしたポリエチレンジオキシチオフェン（略称：ＰＥＤＯＴ）や、ポリアニリン、ポリビニルカルバゾール（略称：ＰＶＫ）などを用いることができる。
発光層２１２は、前記一般式（１）〜（３）および（１４）〜（１６）の構造を有する有機金属錯体、または前記一般式（４）〜（６）および（１７）〜（１９）で表される、本発明の有機金属錯体をゲスト材料として含む。ホスト材料はバイポーラ性の材料であればよいが、ホール輸送材料と電子輸送材料とを混合してバイポーラ性としてもよい。ここでは、まず、ホール輸送性の高分子化合物（例えばＰＶＫ）と前述した電子輸送性材料（例えばＰＢＤ）とを７：３（モル比）で同一溶媒に溶かし、さらには本発明の有機金属錯体を適量（５ｗｔ％程度）添加した溶液を調製する。この溶液を湿式塗布することによって、発光層２１２を得ることができる。
以上により、本発明の有機金属錯体を含む発光層２１２と、高分子系材料からなる正孔注入層２１１を有し、これらを湿式プロセスにて形成する発光素子を得ることができる。
〈実施の形態３〉
本実施の形態３では、本発明の有機金属錯体と蛍光性化合物の二種類を含む発光層と、低分子系材料からなる正孔注入層、正孔輸送層、ホールブロッキング層（正孔阻止層）および電子輸送層を有する発光素子の素子構成について図３を用いて説明する。
本実施の形態３では、本発明の有機金属錯体と蛍光性化合物の二種類を含む発光層と、低分子系材料からなる正孔注入層、正孔輸送層、ホールブロッキング層（正孔阻止層）および電子輸送層を有する発光素子の素子構成について図３を用いて説明する。
なお、基板３００、第１の電極３０１、発光物質を含む層３０２、第２の電極３０３、正孔注入層３１１、正孔輸送層３１２、発光層３１３、ホールブロッキング層３１４、電子輸送層３１５については、実施の形態１と同様の材料を用いて、同様にして形成することができるため説明を省略する。
本実施の形態の発光層３１３は、ホスト材料と、第一のゲスト材料である本発明の有機金属錯体と、第二のゲスト材料である蛍光性化合物と、からなる。ホスト材料としては、実施の形態１で述べた材料を用いればよい。
また、第二のゲスト材料としては公知の蛍光性化合物を用いることができ、具体的には、ＤＣＭ１、ＤＣＭ２、ＤＣＪＴＢ、キナクリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルキナクリドン、ルブレン、ペリレン、ＤＰＴ、Ｃｏ−６、ＰＭＤＦＢ、ＢＴＸ、ＡＢＴＸ等を用いることができる。
本実施の形態３においては、前述非特許文献６と同様、発光層３１３において第一のゲスト材料である本発明の有機金属錯体は増感剤として作用し、第二のゲスト材料である蛍光性化合物の励起一重項状態の数を増幅する。従って、本実施の形態３の発光素子は、蛍光性化合物から得られる発光を発光色とする発光素子であり、なおかつ、蛍光性化合物の発光効率を従来の状態に比べて向上させることができる。なお、本発明の有機金属錯体を用いた発光素子は、陽極、および陰極のどちらから積層してもよい。
例えば、図４（Ａ）は、発光素子の陽極から積層した図であり、図４（Ｂ）は発光素子の陰極から積層した図である。図４（Ａ）において、陽極４０１から正孔注入層４０２、正孔輸送層４０３、発光層４０４、電子輸送層４０５、電子注入層４０６、陰極４０７と順に積層する。ここでは、陽極にｐチャネル型ＴＦＴ４０８を取り付けるものとする。また、図４（Ｂ）において、陰極４２１から電子注入層４２２、電子輸送層４２３、発光層４２４、正孔輸送層４２５、正孔注入層４２６、陽極４２７と順に積層する。ここでは、陰極にｎチャネル型ＴＦＴ４２８を取り付けるものとする。また、本実施例では陽極と陰極とに挟持される発光物質を含む層に、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を示すが、必ずしもその必要はなく、ホールブロッキング層や上記各層をあわせた混合層等の補助層を形成することもできる。
〈実施の形態４〉
本実施の形態４においては、ガラス、石英、金属、バルク半導体、透明プラスチック、可撓性基板などからなる基板５００上に発光素子を作製している。基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブ型の発光装置を作製することができる。また、ガラス、石英、透明プラスチック、可撓性基板などからなる基板以外に、例えば図５に示すように、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイと接する発光素子を作製してもよい。ここでは、５１１と５１２をＴＦＴとし、５１３を本発明の有機金属錯体を有する発光素子を作製する。発光素子５１３のうち第１の電極５１４、発光物質を含む層５１５、また第２の電極５１６を作製することができる。さらに配線５１７を第２の電極５１６に接して作製する。これにより、ＴＦＴによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置を作製できる。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。例えば、スタガ型でもよいし、逆スタガ型でもよい。また、ＴＦＴを構成している半導体層の結晶性についても特に限定されず、結晶質のものでもよいし非晶質のものでもよい。
本実施の形態４においては、ガラス、石英、金属、バルク半導体、透明プラスチック、可撓性基板などからなる基板５００上に発光素子を作製している。基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブ型の発光装置を作製することができる。また、ガラス、石英、透明プラスチック、可撓性基板などからなる基板以外に、例えば図５に示すように、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイと接する発光素子を作製してもよい。ここでは、５１１と５１２をＴＦＴとし、５１３を本発明の有機金属錯体を有する発光素子を作製する。発光素子５１３のうち第１の電極５１４、発光物質を含む層５１５、また第２の電極５１６を作製することができる。さらに配線５１７を第２の電極５１６に接して作製する。これにより、ＴＦＴによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置を作製できる。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。例えば、スタガ型でもよいし、逆スタガ型でもよい。また、ＴＦＴを構成している半導体層の結晶性についても特に限定されず、結晶質のものでもよいし非晶質のものでもよい。
《実施例１》
本実施例１は、下記構造式（１０６）で表される本発明の有機金属錯体の合成例である。この有機金属錯体は、前記表６中、構造式（７０）として示した有機金属錯体で、前記一般式（１７）中、Ｒ2＝Ｈ、Ｒ3＝Ｈ、Ａｒ＝フェニル基、Ｍ＝Ｉｒ、Ｌは前記式（７）〔＝［化１２］中の式（７）〕で表されるβ−ジケトン構造を有するモノアニオン性の配位子である有機金属錯体（以下、Ｉｒ（ｄｐｐｒ）2（ａｃａｃ）と略称する。）である。
本実施例１は、下記構造式（１０６）で表される本発明の有機金属錯体の合成例である。この有機金属錯体は、前記表６中、構造式（７０）として示した有機金属錯体で、前記一般式（１７）中、Ｒ2＝Ｈ、Ｒ3＝Ｈ、Ａｒ＝フェニル基、Ｍ＝Ｉｒ、Ｌは前記式（７）〔＝［化１２］中の式（７）〕で表されるβ−ジケトン構造を有するモノアニオン性の配位子である有機金属錯体（以下、Ｉｒ（ｄｐｐｒ）2（ａｃａｃ）と略称する。）である。
〈ステップ１：配位子Ｈｄｐｐｒの合成〉
本発明の有機金属錯体に用いられる配位子Ｈｄｐｐｒは、それ自体公知の方法（例えば特開昭４８−８７８８号公報参照）を用いて合成することができる。本実施例では、特開昭４８−８７８８号公報に記載の方法に準じて合成した。まず、ベンジル２１．０ｇ（１００ｍｍｏｌ）とエチレンジアミン６．１ｇ（１０１ｍｍｏｌ）を、脱水エタノール３００ｍＬを溶媒として、窒素雰囲気下６時間還流させた。さらに、溶液を５分の１まで濃縮し、析出した沈殿物を回収した。得られた沈殿物を冷エタノールで洗浄することにより、２、３−ジフェニル−５、６−ジヒドロピラジンを得た（収率７８％）。
本発明の有機金属錯体に用いられる配位子Ｈｄｐｐｒは、それ自体公知の方法（例えば特開昭４８−８７８８号公報参照）を用いて合成することができる。本実施例では、特開昭４８−８７８８号公報に記載の方法に準じて合成した。まず、ベンジル２１．０ｇ（１００ｍｍｏｌ）とエチレンジアミン６．１ｇ（１０１ｍｍｏｌ）を、脱水エタノール３００ｍＬを溶媒として、窒素雰囲気下６時間還流させた。さらに、溶液を５分の１まで濃縮し、析出した沈殿物を回収した。得られた沈殿物を冷エタノールで洗浄することにより、２、３−ジフェニル−５、６−ジヒドロピラジンを得た（収率７８％）。
次に、２、３−ジフェニル−５、６−ジヒドロピラジン１８．３ｇ（７８．２ｍｍｏｌ）と水酸化カリウム４．４ｇを溶解したグリセリン２００ｍＬに加え、１９０℃で２０分間加熱攪拌した。冷却後エーテルで数回抽出し、エーテルを除去し、酢酸エチル／ヘキサン溶媒にてカラム精製した。酢酸エチル／ヘキサン溶媒を除去することにより、配位子Ｈｄｐｐｒ（２，３−ジフェニルピラジン）を得た（アプリコットオレンジ粉末、収率２２％）。本ステップ１での反応を式（１０７）として示している。
〈ステップ２：複核錯体［Ｉｒ（ｄｐｐｒ）2Ｃｌ］2の合成〉
まず、２−エトキシエタノール３０ｍＬと水１０ｍＬとの混合液を溶媒として、配位子Ｈｄｐｐｒ（２，３−ジフェニルピラジン）を１．８６ｇ、塩化イリジウム（ＩｒＣｌ3・ＨＣｌ・Ｈ2Ｏ）を０．９６ｇ混合し、窒素雰囲気下１７時間還流することにより、複核錯体［Ｉｒ（ｄｐｐｒ）2Ｃｌ］2 を得た（褐色粉末、収率８１％）。本ステップ２での反応を式（１０８）として示している。
まず、２−エトキシエタノール３０ｍＬと水１０ｍＬとの混合液を溶媒として、配位子Ｈｄｐｐｒ（２，３−ジフェニルピラジン）を１．８６ｇ、塩化イリジウム（ＩｒＣｌ3・ＨＣｌ・Ｈ2Ｏ）を０．９６ｇ混合し、窒素雰囲気下１７時間還流することにより、複核錯体［Ｉｒ（ｄｐｐｒ）2Ｃｌ］2 を得た（褐色粉末、収率８１％）。本ステップ２での反応を式（１０８）として示している。
〈ステップ３：本発明の有機金属化合物Ｉｒ（ｄｐｐｒ）2（ａｃａｃ）の合成〉
さらに、２−エトキシエタノール３０ｍＬを溶媒として、上記で得られた［Ｉｒ（ｄｐｐｒ）2Ｃｌ］2 を１．２９ｇ、アセチルアセトン（Ｈａｃａｃ）を０．２９ｍＬ、炭酸ナトリウムを０．９９ｇ混合し、窒素雰囲気下にて１７時間還流した。これを濾過して得られた溶液を、ジクロロメタン溶媒にてカラム精製した。ジクロロメタン／メタノール溶媒より再結晶を行い、本発明の有機金属化合物Ｉｒ（ｄｐｐｒ）2（ａｃａｃ）を得た（緋色粉末、収率１０％）。本ステップ３での反応を式（１０９）として示している。
さらに、２−エトキシエタノール３０ｍＬを溶媒として、上記で得られた［Ｉｒ（ｄｐｐｒ）2Ｃｌ］2 を１．２９ｇ、アセチルアセトン（Ｈａｃａｃ）を０．２９ｍＬ、炭酸ナトリウムを０．９９ｇ混合し、窒素雰囲気下にて１７時間還流した。これを濾過して得られた溶液を、ジクロロメタン溶媒にてカラム精製した。ジクロロメタン／メタノール溶媒より再結晶を行い、本発明の有機金属化合物Ｉｒ（ｄｐｐｒ）2（ａｃａｃ）を得た（緋色粉末、収率１０％）。本ステップ３での反応を式（１０９）として示している。
本有機金属化合物、すなわち有機金属錯体Ｉｒ（ｄｐｐｒ）2（ａｃａｃ）を核磁気共鳴分光法（1Ｈ−ＮＭＲ）により分析した。この分析結果は下記のとおりである。1Ｈ−ＮＭＲ．δ（ＣＤＣｌ3）：８．４８（ｄ，２Ｈ），８．３２（ｄ，２Ｈ），７．６９（ｍ，４Ｈ），７．５１（ｍ，６Ｈ），６．８５（ｄ，２Ｈ），６．６６（ｔ，２Ｈ），６．４７（ｔ，２Ｈ），６．３４（ｄ，２Ｈ），５．２７（ｓ，１Ｈ），１．８６（ｓ，６Ｈ）．
また、得られた本発明の有機金属化合物Ｉｒ（ｄｐｐｒ）2（ａｃａｃ）の分解温度ＴdをＴＧ−ＤＴＡにより測定したところ、Ｔd＝３０６℃であり、良好な耐熱性を示すことがわかった。
次に、Ｉｒ（ｄｐｐｒ）2（ａｃａｃ）のジクロロメタン溶液中における吸収スペクトル、光励起したときの励起スペクトルおよび発光スペクトル（すなわち、紫外・可視領域吸収および蛍光スペクトル）を図６に示す。なお、図６中、吸収スペクトルは点線、励起スペクトルは細い実線、発光スペクトルは太い実線で表す。励起スペクトルは、６００ｎｍの発光波長に対応する励起スペクトルである。また、発光スペクトルは、励起スペクトルの最大ピーク（４６８ｎｍ）で励起した際の発光スペクトルである。なお、図６において、縦軸は強度〔任意単位：auxiliary unit（ａ.ｕ.）〕、横軸は波長（ｎｍ）を表す。本発明の有機金属化合物Ｉｒ（ｄｐｐｒ）2（ａｃａｃ）は２３１ｎｍ、２８１ｎｍ、３２０ｎｍ、４００ｎｍおよび５０１ｎｍに吸収ピークを有している。また、発光スペクトルは６００ｎｍに発光ピークを有する赤橙色発光であった。
このように、本発明の有機金属錯体Ｉｒ（ｄｐｐｒ）2（ａｃａｃ）は、長波長側にいくつもの吸収ピークが観測される。これは、オルトメタル錯体等によく見られる有機金属錯体特有の吸収であり、一重項ＭＬＣＴ遷移、三重項π−π*遷移、三重項ＭＬＣＴ遷移などに対応すると類推される。特に、最も長波長側の吸収ピークが可視領域においてブロードな裾を引いており、三重項ＭＬＣＴ遷移特有の吸収スペクトルであると考えられる。すなわち、Ｉｒ（ｄｐｐｒ）2（ａｃａｃ）は励起三重項状態への直接光励起や項間交差が可能な化合物であることが分かった。
また、本発明の有機金属化合物Ｉｒ（ｄｐｐｒ）2（ａｃａｃ）のジクロロメタン溶液に光照射し、酸素置換すると化合物由来の発光がほとんど見られないのに対し、アルゴン置換すると発光が見られることから、燐光であることが示唆される。
《実施例２》
本実施例２は、本発明の有機金属錯体を、発光物質を含む層の一部に用いて発光素子を作製した例であり、より具体的には、本発明の有機金属錯体を発光層のゲスト材料として用いた発光素子の作製例である。その素子構造について図７を用いて説明する。
本実施例２は、本発明の有機金属錯体を、発光物質を含む層の一部に用いて発光素子を作製した例であり、より具体的には、本発明の有機金属錯体を発光層のゲスト材料として用いた発光素子の作製例である。その素子構造について図７を用いて説明する。
まず、基板６００上に発光素子の第１の電極６０１が形成される。なお、本実施例では、第１の電極６０１は陽極として機能する。材料として透明導電膜であるＩＴＯを用い、スパッタリング法により１１０ｎｍの膜厚で形成した。
次に、第１の電極（陽極）６０１上に発光物質を含む層６０２が形成される。なお、本実施例における発光物質を含む層６０２は、正孔注入層６１１、正孔輸送層６１２、発光層６１３、ホールブロッキング層６１４、電子輸送層６１５、および電子注入層６１６からなる積層構造を有している。
第１の電極６０１が形成された基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに第１の電極６０１が形成された面を下方にして固定し、真空蒸着装置内部に備えられた蒸発源にＤＮＴＰＤを入れ、抵抗加熱法に用いた蒸着法により５０ｎｍの膜厚で正孔注入層６１１を形成する。なお、正孔注入層６１１を形成する材料としては、公知の正孔注入材料を用いることができる。
次に、正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層６１２を形成する。正孔輸送層６１２を形成する材料としては、公知の正孔輸送材料を用いることができるが、本実施例では、α−ＮＰＤを同様の方法により、１０ｎｍの膜厚で形成した。
次に、発光層６１３を形成する。なお、発光層６１３において正孔と電子が再結合し、発光を生じる。正孔輸送層６１２と接して形成される発光層６１３は、ホスト材料と本発明の有機金属錯体であるゲスト材料を用いることにより形成する。
具体的には、ホスト材料としてＣＢＰをゲスト材料としてＩｒ（ｄｐｐｒ）2（ａｃａｃ）を用い、３０ｎｍの膜厚で共蒸着法により形成した。ゲスト材料の割合は５．０質量％とした。
次に、ホールブロッキング層６１４を形成する。ホールブロッキング層６１４を形成する材料としては、公知のホールブロッキング性の材料を用いることができるが、本実施例では、ＢＣＰを１０ｎｍの膜厚で蒸着法により形成した。
次に、電子輸送層６１５を形成する。電子輸送層６１５を形成する材料としては、公知の電子輸送材料を用いることができるが、本実施例では、Ａｌｑ3を１０ｎｍの膜厚で蒸着法により形成した。
次に、電子注入層６１６を形成する。電子注入層６１６を形成する材料としては、公知の電子注入材料を用いることができるが、本実施例では、ＣａＦ2を１ｎｍの膜厚で蒸着法により形成した。
このようにして、正孔注入層６１６、正孔輸送層６１２、発光層６１３、ホールブロッキング層６１４、電子輸送層６１５、および電子注入層６１６を積層して形成される発光物質を含む層６０２を形成した後、陰極として機能する第２の電極６０３をスパッタリング法または蒸着法により形成する。なお、本実施例では、発光物質を含む層６０２上にアルミニウムを１５０ｎｍの膜厚で蒸着法により形成することにより第２の電極６０３を得る。
以上により、本発明の有機金属錯体を用いた発光素子を作製した。
また、形成された発光素子に電圧を印加すると、該発光素子においては、８．４Ｖの時は発光輝度５３７ｃｄ/ｍ2が観測された。また、その時の発光効率は１０．０ｃｄ/Ａであった。また、電流効率−輝度特性を図８に示す。通常の励起三重項状態への項間交差が起きる有機金属錯体を用いた発光素子では高輝度側（高電流領域）において、著しい電流効率の低下が見られるが、本発明の発光素子ではほとんど見られない。従って、高輝度においても高効率が得られる特徴がある。
また、発光素子に電圧を印加し、２０００ｃｄ/ｍ2の輝度で発光させたときに得られた発光スペクトルを図９に示す。なお、図９において、縦軸はＥＬ（Electro Luminescence）強度（ａ.ｕ.）、横軸は波長（ｎｍ）を表す。図９のとおり、６０１ｎｍにピークを有する高輝度な赤橙色発光が得られた。
《実施例３》
本実施例３は、本発明の有機金属錯体を、発光物質を含む層の一部に用いて白色発光素子を作製した例である。その素子構造について図１０を用いて説明する。
本実施例３は、本発明の有機金属錯体を、発光物質を含む層の一部に用いて白色発光素子を作製した例である。その素子構造について図１０を用いて説明する。
なお、基板７００、第１の電極７０１、第２の電極７０３については、実施例２と同様の材料を用いて、同様にして形成することができるため説明を省略する。
また、発光物質を含む層７０２は複数の層を積層することにより形成されるが、本実施例では正孔注入層７１１、正孔輸送層７１２、第１の発光層７１３、第２の発光層７１４、ホールブロッキング層７１５、電子輸送層７１６、電子注入層７１７を積層することにより形成される。
第１の電極７０１上に正孔注入性に優れた材料により正孔注入層７１１を形成する。正孔注入層７１１を形成する材料としては、公知の正孔注入材料を用いることができるが、本実施例では、Ｃｕ−Ｐｃを２０ｎｍの膜厚で蒸着法により形成する。
次に、正孔輸送層７１２を形成する。実施例２と同様の材料を用いて、同様にして２０ｎｍの膜厚で形成することができるため説明を省略する。
次に、第１の発光層７１３を形成する。第１の発光層７１３は、ホスト材料とゲスト材料を用いることにより形成する。
具体的には、ホスト材料としてα−ＮＰＤをゲスト材料としてペリレンを用い、１０ｎｍの膜厚で共蒸着法により形成する。ゲスト材料の割合は４．０質量％とする。
次に、第２の発光層７１４を形成する。第２の発光層７１４は、ホスト材料と本発明の有機金属錯体であるゲスト材料を用いることにより形成する。
具体的には、ホスト材料としてＢＡｌｑをゲスト材料としてＩｒ（ｄｐｐｒ）2（ａｃａｃ）を用い、まずホスト材料のみを１０ｎｍの膜厚で蒸着法により形成し、次にゲスト材料との共蒸着層を１０ｎｍの膜厚で形成する。ゲスト材料の割合は５．０質量％とする。
次に、ホールブロッキング層７１５を形成する。ホールブロッキング層７１５を形成する材料としては、公知のホールブロッキング性の材料を用いることができるが、本実施例では、ＢＡｌｑを２０ｎｍの膜厚で蒸着法により形成する。
次に、電子輸送層７１６を形成する。電子輸送層７１６を形成する材料としては、実施例２と同様の材料を用いて、同様にして２０ｎｍの膜厚で形成することができるため説明を省略する。
次に、電子注入層７１７を形成する。電子注入層７１７を形成する材料としては、実施例２と同様の材料を用いて、同様にして１ｎｍの膜厚で形成することができるため説明を省略する。
次に、陰極として機能する第２の電極７０３をスパッタリング法または蒸着法により形成する。なお、本実施例では、発光物質を含む層７０２上にアルミニウムを１５０ｎｍの膜厚で蒸着法により形成することにより第２の電極７０３を得る。
以上により、本発明の有機金属錯体を用いた白色発光素子が作製される。例えば、本発明の有機金属錯体の一例（実施例１参照）であるＩｒ（ｄｐｐｒ）2（ａｃａｃ）は、高輝度の赤橙色発光を有するため、本実施例のように白色発光素子への適用にも極めて有効である。
《実施例４》
本実施例４は、下記構造式（１１０）で表される本発明の有機金属錯体の合成例である。この有機金属錯体は、前記一般式（１７）中、Ｒ2＝Ｈ、Ｒ3＝Ｈ、Ａｒ：４−メチルフェニル基、Ｍ＝Ｉｒ、Ｌは［化１２］中式（７）で表されるβ−ジケトン構造を有するモノアニオン性の配位子である有機金属錯体〔略称：Ｉｒ（ｂｍｐｐｒ）2（ａｃａｃ）〕である。
本実施例４は、下記構造式（１１０）で表される本発明の有機金属錯体の合成例である。この有機金属錯体は、前記一般式（１７）中、Ｒ2＝Ｈ、Ｒ3＝Ｈ、Ａｒ：４−メチルフェニル基、Ｍ＝Ｉｒ、Ｌは［化１２］中式（７）で表されるβ−ジケトン構造を有するモノアニオン性の配位子である有機金属錯体〔略称：Ｉｒ（ｂｍｐｐｒ）2（ａｃａｃ）〕である。
〈ステップ１：複核錯体（略称：［Ｉｒ（ｂｍｐｐｒ）2Ｃｌ］2）の合成〉
本発明の有機金属錯体の合成に用いられる配位子は、２，３−ビス（４−メチルフェニル）ピラジン（ＣＡＳ番号：９２４０５−８２−８，略称：Ｈｂｍｐｐｒ）である。まず、２−エトキシエタノール６０ｍＬと水２０ｍＬとの混合液を溶媒として、配位子Ｈｂｍｐｐｒを５．０１ｇ、塩化イリジウム（ＩｒＣｌ3・ＨＣｌ・Ｈ2Ｏ）を２．３０ｇ混合し、窒素雰囲気下１６時間還流することにより、複核錯体［Ｉｒ（ｂｍｐｐｒ）2Ｃｌ］2 を得た（褐色粉末、収率６５％）。本ステップ１での反応式を式（１１１）として示している。
本発明の有機金属錯体の合成に用いられる配位子は、２，３−ビス（４−メチルフェニル）ピラジン（ＣＡＳ番号：９２４０５−８２−８，略称：Ｈｂｍｐｐｒ）である。まず、２−エトキシエタノール６０ｍＬと水２０ｍＬとの混合液を溶媒として、配位子Ｈｂｍｐｐｒを５．０１ｇ、塩化イリジウム（ＩｒＣｌ3・ＨＣｌ・Ｈ2Ｏ）を２．３０ｇ混合し、窒素雰囲気下１６時間還流することにより、複核錯体［Ｉｒ（ｂｍｐｐｒ）2Ｃｌ］2 を得た（褐色粉末、収率６５％）。本ステップ１での反応式を式（１１１）として示している。
〈ステップ２：本発明の有機金属化合物〔略称：Ｉｒ（ｂｍｐｐｒ）2（ａｃａｃ）〕の合成〉
さらに、２−エトキシエタノール３０ｍＬを溶媒として、上記で得られた［Ｉｒ（ｂｍｐｐｒ）2Ｃｌ］2を１．８５ｇ、アセチルアセトン（略称：Ｈａｃａｃ）を０．３８ｍＬ、炭酸ナトリウムを１．３１ｇ混合し、窒素雰囲気下にて１７時間還流した。これを濾過して得られた溶液を、酢酸エチル溶媒にてカラム精製した。酢酸エチル／ヘキサン溶媒より再結晶を行い、本発明の有機金属化合物Ｉｒ（ｂｍｐｐｒ）2（ａｃａｃ）を得た（茶色粉末、収率１０％）。本ステップ２での反応式（１１２）として示している。
さらに、２−エトキシエタノール３０ｍＬを溶媒として、上記で得られた［Ｉｒ（ｂｍｐｐｒ）2Ｃｌ］2を１．８５ｇ、アセチルアセトン（略称：Ｈａｃａｃ）を０．３８ｍＬ、炭酸ナトリウムを１．３１ｇ混合し、窒素雰囲気下にて１７時間還流した。これを濾過して得られた溶液を、酢酸エチル溶媒にてカラム精製した。酢酸エチル／ヘキサン溶媒より再結晶を行い、本発明の有機金属化合物Ｉｒ（ｂｍｐｐｒ）2（ａｃａｃ）を得た（茶色粉末、収率１０％）。本ステップ２での反応式（１１２）として示している。
本有機金属化合物、すなわち有機金属錯体Ｉｒ（ｂｍｐｐｒ）2（ａｃａｃ）を核磁気共鳴分光法（1Ｈ−ＮＭＲ）により分析した。この分析結果は以下のとおりである。1Ｈ−ＮＭＲ．δ（ＣＤＣｌ3）：８．４３（ｄ，２Ｈ），８．２７（ｄ，２Ｈ），７．５９（ｄ，４Ｈ），７．５９（ｍ，４Ｈ），６．８３（ｄ，２Ｈ），６．３３（ｄ，２Ｈ），６．１７（ｓ，２Ｈ），５．２７（ｓ，１Ｈ），２．４６（ｓ，６Ｈ），２．０３（ｓ，６Ｈ），１．８６（ｓ，６Ｈ）。
また、得られた本発明の有機金属化合物Ｉｒ（ｂｍｐｐｒ）2（ａｃａｃ）の分解温度Ｔdを示唆熱熱重量同時測定装置（セイコー電子株式会社製，ＴＧ／ＤＴＡ）により測定したところ、Ｔd＝３６２℃であり、良好な耐熱性を示すことがわかった。
次に、Ｉｒ（ｂｍｐｐｒ）2（ａｃａｃ）のジクロロメタン中における吸収スペクトル、励起スペクトルおよび発光スペクトル（ＰＬ：Photo Luminescence）を図１１に示す。本発明の有機金属化合物Ｉｒ（ｂｍｐｐｒ）2（ａｃａｃ）は３９０ｎｍ（ｓｈ）、４４０ｎｍ（ｓｈ）、５１０ｎｍ（ｓｈ）および５４０ｎｍ（ｓｈ）に吸収ピークを有していることが観察された。また、発光スペクトルは６００〜６１５ｎｍに発光強度が強い強度分布を有した橙色発光であった。なお、図１１中、吸収スペクトルは点線、励起スペクトルは細い実線、発光スペクトルは太い実線で表す。
また、本発明の有機金属化合物Ｉｒ（ｂｍｐｐｒ）2（ａｃａｃ）を含んだジクロロメタン溶液に酸素を溶存させ光照射した状態と、アルゴンを溶存させ光照射した状態におけるＩｒ（ｂｍｐｐｒ）2（ａｃａｃ）発光強度を調べた。その結果、アルゴンを溶存させた状態の方がＩｒ（ｂｍｐｐｒ）2（ａｃａｃ）がより強く発光し、燐光を発光する物質と同様な傾向が見られた。このことから、本発明の有機金属化合物Ｉｒ（ｂｍｐｐｒ）2（ａｃａｃ）に由来する発光は、蛍光ではなく燐光による発光であることが示唆された。
《実施例５》
本実施例５は、本発明の有機金属錯体を、発光物質を含む層の一部に用いて発光素子を作製した例であり、特に、本発明の有機金属錯体を発光層のゲスト材料として用いた発光素子の作製例である。その素子構造について図１２を用いて説明する。
本実施例５は、本発明の有機金属錯体を、発光物質を含む層の一部に用いて発光素子を作製した例であり、特に、本発明の有機金属錯体を発光層のゲスト材料として用いた発光素子の作製例である。その素子構造について図１２を用いて説明する。
まず、基板８００上に発光素子の第１の電極８０１を形成した。なお、本実施例では、第１の電極８０１は陽極として機能する。材料として透明導電膜であるＳｉＯ2を含むＩＴＯを用い、スパッタリング法により１１０ｎｍの膜厚で形成した。
次に、第１の電極（陽極）８０１上に発光物質を含む層８０２を形成した。なお、本実施例における発光物質を含む層８０２は、正孔注入層８１１、正孔輸送層８１２、発光層８１３、電子輸送層８１４、および電子注入層８１５からなる積層構造となるように形成した。
第１の電極８０１上に正孔注入層８１１を形成した。正孔注入層８１１を形成した材料として本実施例では、Ｃｕ−Ｐｃを２０ｎｍの膜厚で蒸着法により形成した。
次に、正孔輸送層８１２を形成した。正孔輸送層８１２を形成した材料として本実施例では、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で蒸着法により形成した。
次に発光層８１３をホスト材料とゲスト材料を用いることにより形成した。具体的には、ホスト材料としてα−ＮＰＤをゲスト材料としてＩｒ（ｄｐｐｒ）2（ａｃａｃ）を用い、３０ｎｍの膜厚で共蒸着法により形成した。ゲスト材料の割合は５質量％とした。なお共蒸着法とは、抵抗加熱によりホスト材料とゲスト材料のそれぞれを蒸発させ、気相中で混合して蒸着する方法である。
次に、電子輸送層８１４を形成した。電子輸送層８１４を形成した材料として本実施例では、ＢＡｌｑを１０ｎｍの膜厚で形成した上に、Ａｌｑ3を４５ｎｍの膜厚で蒸着法により形成した。
次に、電子注入層８１５を形成した。電子注入層８１５を形成した材料として本実施例では、ＣａＦ2を１ｎｍの膜厚で蒸着法により形成した。
このようにして、正孔注入層８１１、正孔輸送層８１２、発光層８１３、電子輸送層８１４、および電子注入層８１５を積層して形成した発光物質を含む８０２を形成した後、陰極として機能する第２の電極８０３をスパッタリング法または蒸着法により形成した。なお、本実施例では、発光物質を含む層８０２上にアルミニウムを１５０ｎｍの膜厚で蒸着法により第２の電極８０３を形成した。
以上により、本発明の有機金属錯体を用いた発光素子を製造した。
また、作製した発光素子に電圧を印加すると、該発光素子においては、８．０Ｖの時は発光輝度９３８ｃｄ/ｍ2が観測された。また、その時の発光効率は２３．４ｃｄ/Ａであった。また、電流効率−輝度特性を図１３に示す。通常の励起三重項状態への項間交差が起きる有機金属錯体を用いた発光素子では高輝度側（高電流領域）において、著しい電流効率の低下が見られるが、本発明の発光素子ではほとんど見られない。従って、高輝度においても高効率が得られる特徴がある。
また、発光素子に電圧を印加し、４５００ｃｄ/ｍ2の輝度で発光させたときに得られた発光スペクトルを図１４に示す。なお、図１４において、縦軸はＥＬ強度（ａ.ｕ.）、横軸は波長（ｎｍ）を表す。図１４のとおり、５８３ｎｍにピークを有する高輝度な赤橙色発光が得られた。
《実施例６》
本実施例６は、本発明の有機金属錯体を、発光物質を含む層の一部に用いて発光素子を作製した例であり、より具体的には、本発明の有機金属錯体を発光層のゲスト材料として用いた発光素子の作製例である。その素子構造について図１５を用いて説明する。
本実施例６は、本発明の有機金属錯体を、発光物質を含む層の一部に用いて発光素子を作製した例であり、より具体的には、本発明の有機金属錯体を発光層のゲスト材料として用いた発光素子の作製例である。その素子構造について図１５を用いて説明する。
まず、基板９００上に発光素子の第１の電極９０１を形成した。なお、本実施例では、第１の電極９０１は陽極として機能する。材料として透明導電膜であるＳｉＯ2を含むＩＴＯを用い、スパッタリング法により１１０ｎｍの膜厚で形成した。
次に、第１の電極（陽極）９０１上に発光物質を含む層９０２を形成した。なお、本実施例における発光物質を含む層９０２は、正孔注入層９１１、正孔輸送層９１２、発光層９１３、電子輸送層９１４、および電子注入層９１５からなる積層構造となるように形成した。
第１の電極９０１上に正孔注入層９１１を形成した。正孔注入層９１１を形成した材料として本実施例では、Ｃｕ−Ｐｃを２０ｎｍの膜厚で蒸着法により形成した。
次に、正孔輸送層９１２を形成した。正孔輸送層９１２を形成した材料として本実施例では、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で蒸着法により形成した。
次に発光層９１３をホスト材料とゲスト材料を用いることにより形成した。具体的には、ホスト材料としてＢＡｌｑをゲスト材料としてＩｒ（ｄｐｐｒ）2（ａｃａｃ）を用い、３０ｎｍの膜厚で共蒸着法により形成した。ゲスト材料の割合は５質量％とした。
次に、電子輸送層９１４を形成した。電子輸送層９１４を形成した材料として、本実施例では、Ａｌｑ3を５０ｎｍの膜厚で蒸着法により形成した。
次に、電子注入層９１５を形成した。電子注入層９１５を形成した材料として本実施例では、ＣａＦ2を１ｎｍの膜厚で蒸着法により形成した。
このようにして、正孔注入層９１１、正孔輸送層９１２、発光層９１３、電子輸送層９１４、および電子注入層９１５を積層して形成した発光物質を含む９０２を形成した後、陰極として機能する第２の電極９０３をスパッタリング法または蒸着法により形成した。なお、本実施例では、発光物質を含む層９０２上にアルミニウムを１５０ｎｍの膜厚で蒸着法により第２の電極９０３を形成した。
以上により、本発明の有機金属錯体を用いた発光素子を製造した。
また、作製した発光素子に電圧を印加すると、該発光素子においては、９．８Ｖの時は発光輝度１０９０ｃｄ/ｍ2が観測された。また、その時の発光効率は１４．７ｃｄ/Ａであった。また、電流効率−輝度特性を図１６に示す。通常の励起三重項状態への項間交差が起きる有機金属錯体を用いた発光素子では高輝度側（高電流領域）において、著しい電流効率の低下が見られるが、本発明の発光素子ではほとんど見られない。従って、高輝度においても高効率が得られる特徴がある。
また、発光素子に電圧を印加し、３２００ｃｄ/ｍ2の輝度で発光させたときに得られた発光スペクトルを図１７に示す。なお、図１７において、縦軸はＥＬ強度（ａ.ｕ.）、横軸は波長（ｎｍ）を表す。図１７のとおり、５９２ｎｍにピークを有する高輝度な赤橙色発光が得られた。
《実施例７》
本実施例７は、本発明の有機金属錯体を、発光物質を含む層の一部に用いて白色発光素子を作製した例である。その素子構造について図１８を用いて説明する。
本実施例７は、本発明の有機金属錯体を、発光物質を含む層の一部に用いて白色発光素子を作製した例である。その素子構造について図１８を用いて説明する。
まず、基板１０００上に発光素子の第１電極１００１を形成した。なお、本実施例では、第１の電極１００１は陽極として機能する。材料として透明導電膜であるＳｉＯ2を含むＩＴＯを用い、スパッタリング法により１１０ｎｍの膜厚で形成した。
次に、第１の電極（陽極）１００１上に発光物質を含む層１００２を形成した。なお、本実施例における発光物質を含む層１００２は、正孔注入層１０１１、正孔輸送層１０１２、第１の発光層１０１３、阻止層１０１４、第２の発光層１０１５、電子輸送層１０１６、電子注入層１０１７からなる積層構造となるように形成した。
第１の電極１００１上に正孔注入層１０１１を形成した。正孔注入層１０１１を形成した材料として本実施例では、Ｃｕ−Ｐｃを２０ｎｍの膜厚で蒸着法により形成した。
次に、正孔輸送層１０１２を形成した。正孔輸送層１０１２を形成した材料として本実施例では、α−ＮＰＤを３０ｎｍの膜厚で蒸着法により形成した。
次に第１の発光層１０１３をホスト材料とゲスト材料を用いることにより形成した。具体的には、ホスト材料としてα−ＮＰＤをゲスト材料として２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）を用い、２０ｎｍの膜厚で共蒸着法により形成した。ゲスト材料の割合は１質量％とした。
次に、阻止層１０１４を形成した。阻止層１０１４を形成した材料として本実施例では、ＢＡｌｑを５．０ｎｍの膜厚で蒸着法により形成した。
次に第２の発光層１０１５をホスト材料とゲスト材料を用いることにより形成した。具体的には、ホスト材料としてＢＡｌｑをゲスト材料としてＩｒ（ｄｐｐｒ）2（ａｃａｃ）を用い、２０ｎｍの膜厚で共蒸着法により形成した。ゲスト材料の割合は５質量％とした。
次に、電子輸送層１０１６を形成した。電子輸送層１０１６を形成した材料として本実施例では、Ａｌｑ3を３０ｎｍの膜厚で蒸着法により形成した。
次に、電子注入層１０１７を形成した。電子注入層１０１７を形成した材料として本実施例では、ＣａＦ2を１ｎｍの膜厚で蒸着法により形成した。
次に、陰極として機能する第２の電極１００３をスパッタリング法または蒸着法により形成した。なお、本実施例では、発光物質を含む層１００２上にアルミニウムを１５０ｎｍの膜厚で蒸着法により第２の電極１００３を形成した。
以上により、本発明の有機金属錯体を用いた発光素子を製造した。
また、作製した発光素子に電圧を印加すると、該発光素子においては、８．６Ｖの時は発光輝度１０４０ｃｄ/ｍ2が観測された。また、その時の発光効率は７．６６ｃｄ/Ａであった。また、電流効率−輝度特性を図１９に示す。通常の励起三重項状態への項間交差が起きる有機金属錯体を用いた発光素子では高輝度側（高電流領域）において、著しい電流効率の低下が見られるが、本発明の発光素子ではほとんど見られない。従って、高輝度においても高効率が得られる特徴がある。
また、発光素子に電圧を印加し、１７００ｃｄ/ｍ2の輝度で発光させたときに得られた発光スペクトルを図２０に示す。なお、図２０において、縦軸はＥＬ強度（ａ.ｕ.）、横軸は波長（ｎｍ）を表す。図２０のとおり、青色領域、緑色領域、赤色領域のそれぞれにピークを有する高輝度な白色発光が得られた。なお、このときのＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．３１，０．３４）であった。低輝度領域（１０ｃｄ/ｍ2程度）から高輝度領域（１００００ｃｄ/ｍ2程度）まで、色度座標はほとんど変化せず、広い輝度領域で良好な白色を発光を示した。
以上により、Ｉｒ（ｄｐｐｒ）2（ａｃａｃ）とＴＢＰの発光を効率良く取り出すことができ、本実施例のように白色発光として視認することができた。よって、本発明は、本実施例のように白色の発光をする場合への適用にも極めて有効である。
《実施例８》
本実施例８では、画素部に本発明の発光素子を有する発光装置について図２１を用いて説明する。なお、図２１（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図２１（Ｂ）は図２１（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された１１０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、１１０２は画素部、１１０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、１１０４は封止基板、１１０５はシール材であり、シール材１１０５で囲まれた内側１１０７は、空間になっている。
本実施例８では、画素部に本発明の発光素子を有する発光装置について図２１を用いて説明する。なお、図２１（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図２１（Ｂ）は図２１（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された１１０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、１１０２は画素部、１１０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、１１０４は封止基板、１１０５はシール材であり、シール材１１０５で囲まれた内側１１０７は、空間になっている。
なお、１１０８はソース側駆動回路１１０１およびゲート側駆動回路１１０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）１１０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。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盤（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２１（Ｂ）を用いて説明する。基板１１１０上には駆動回路部および画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路１１０１と、画素部１１０２が示されている。
なお、ソース側駆動回路１１０１はｎチャネル型ＴＦＴ１１２３とｐチャネル型ＴＦＴ１１２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成してもよい。また、本実施例では、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形成することもできる。
また、画素部１１０２はスイッチング用ＴＦＴ１１１１と、電流制御用ＴＦＴ１１１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極１１１３とを含む複数の画素により形成される。なお、第１の電極１１１３の端部を覆って絶縁物１１１４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膜を用いることにより形成する。
また、成膜性を良好なものとするため、絶縁物１１１４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。例えば、絶縁物１１１４の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物１１１４の上端部のみに曲率半径（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１１１４として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、あるいは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。さらには、絶縁物１１１４の材料として有機物に限らず無機物が用いることができ、例えば、酸化珪素、酸窒化珪素等を用いることができる。
第１の電極１１１３上には、発光物質を含む層１１１６、および第２の電極１１１７がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第１の電極１１１３に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、インジウムスズ酸化物からなる膜、酸化珪素を含むインジウムスズ酸化物からなる膜、インジウム亜鉛酸化物からなる膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
また、発光物質を含む層１１１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、またはインクジェット法によって形成される。発光物質を含む層１１１６には、本発明の有機金属錯体が含まれる。また、これらの有機金属錯体に組み合わせて用いる材料としては、低分子系材料、中分子材料（オリゴマー、デンドリマーを含む）、または高分子系材料であっても良い。また、発光物質を含む層に用いる材料としては、通常、有機化合物を単層もしくは積層で用いる場合が多いが、本発明においては、有機化合物からなる膜の一部に無機化合物を用いる構成も含めることとする。
さらに、発光物質を含む層１１１６上に形成される第２の電極（陰極）１１１７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｉｎまたはこれらの合金であるＭｇ：Ａｇ、Ｍｇ：Ｉｎ、Ａｌ：Ｌｉ、またはＣａＦ2、またはＣａＮ等）を用いればよい。なお、発光物質を含む層１１１６で生じた光が第２の電極１１１７を透過させる場合には、第２の電極（陰極）１１１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜〔酸化インジウム−酸化スズ合金（ＩＴＯ）、酸化インジウム−酸化亜鉛合金（Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等〕との積層を用いるのがよい。
さらにシール材１１０５で封止基板１１０４を素子基板１１１０と貼り合わせることにより、素子基板１１１０、封止基板１１０４、およびシール材１１０５で囲まれた空間１１０７に発光素子１１１８が備えられた構造になっている。なお、空間１１０７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１１０５で充填される構成も含むものとする。
なお、シール材１１０５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１１０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plastics）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、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。
《実施例９》
本実施例９では、本発明の発光素子を有する発光装置を用いて完成させた様々な電気器具について説明する。
本実施例９では、本発明の発光素子を有する発光装置を用いて完成させた様々な電気器具について説明する。
本発明の発光素子を用いて形成される発光装置を用いて作製された電気器具として、テレビジョン、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置〔具体的にはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置〕、照明器具などが挙げられる。これらの電気器具の具体例を図２２に示している。
図２２（Ａ）は表示装置であり、筐体１２０１、支持台１２０２、表示部１２０３、スピーカー部１２０４、ビデオ入力端子１２０５等を含む。本発明を用いて形成される発光装置をその表示部１２０３に用いることにより作製される。なお、表示装置は、パーソナルコンピューター用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用装置が含まれる。
図２２（Ｂ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体１３０１、筐体１３０２、表示部１３０３、キーボード１３０４、外部接続ポート１３０５、ポインティングマウス１３０６等を含む。本発明の発光素子を有する発光装置をその表示部１３０３に用いることにより作製される。
図２２（Ｃ）はビデオカメラであり、本体１４０１、表示部１４０２、筐体１４０３、外部接続ポート１４０４、リモコン受信部１４０５、受像部１４０６、バッテリー１４０７、音声入力部１４０８、操作キー１４０９、接眼部１４１０等を含む。本発明の発光素子を有する発光装置をその表示部１４０２に用いることにより作製される。
図２２（Ｄ）は卓上照明器具であり、照明部１５０１、傘１５０２、可変アーム１５０３、支柱１５０４、台１５０５、電源１５０６を含む。本発明の発光素子を用いて形成される発光装置を照明部１５０１に用いることにより作製される。なお、照明器具には天井固定型の照明器具または壁掛け型の照明器具なども含まれる。
ここで、図２２（Ｅ）は携帯電話であり、本体１６０１、筐体１６０２、表示部１６０３、音声入力部１６０４、音声出力部１６０５、操作キー１６０６、外部接続ポート１６０７、アンテナ１６０８等を含む。本発明の発光素子を有する発光装置をその表示部１６０３に用いることにより作製される。
以上のようにして、本発明の発光素子を有する発光装置を用いた電気器具を得ることができる。
本実施例に示す発光装置を用いた電気器具は、前述、本発明の発光素子の構成、構造、本発明の発光素子を有する発光装置の構成、構造を自由に組み合わせて実施することが可能である。また、本実施例に示す発光装置を用いた電気器具は、必要に応じてカラーフィルター等の色度変換膜や偏光板を用いてもよい。
１００ 基板
１０１ 第１の電極
１０２ 発光物質を含む層
１０３ 第２の電極
１１１ 正孔注入層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１４ ホールブロッキング層
１１５ 電子輸送層
２００ 基板
２０１ 第１の電極
２０２ 発光物質を含む層
２０３ 第２の電極
２１１ 正孔注入層
２１２ 発光層
３００ 基板
３０１ 第１の電極
３０３ 第２の電極
３１１ 正孔注入層
３１２ 正孔輸送層
３１３ 発光層
３１４ ホールブロッキング層
３１５ 電子輸送層
４０１ 陽極
４０２ 正孔注入層
４０３ 正孔輸送層
４０４ 発光層
４０５ 電子輸送層
４０６ 電子注入層
４０７ 陰極
４０８ ｐチャネル型ＴＦＴ
４２１ 陰極
４２２ 電子注入層
４２３ 電子輸送層
４２４ 発光層
４２５ 正孔輸送層
４２６ 正孔注入層
４２７ 陽極
４２８ ｎチャネル型ＴＦＴ
５００ 基板
５１１ ＴＦＴ
５１２ ＴＦＴ
５１３ 本発明の有機金属錯体を有する発光素子
５１４ 第１の電極
５１５ 発光物質を含む層
５１６ 第２の電極
５１７ 配線
６００ 基板
６０１ 第１の電極
６０２ 発光物質を含む層
６０３ 第２の電極
６１１ 正孔注入層
６１２ 正孔輸送層
６１３ 発光層
６１４ ホールブロッキング層
６１５ 電子輸送層
６１６ 電子注入層
７００ 基板
７０１ 第１の電極
７０２ 発光物質を含む層
７０３ 第２の電極
７１１ 正孔注入層
７１２ 正孔輸送層
７１３ 第１の発光層
７１４ 第２の発光層
７１５ ホールブロッキング層
７１６ 電子輸送層
７１７ 電子注入層
８００ 基板
８０１ 第１の電極
８０２ 発光物質を含む層
８０３ 第２の電極
８１１ 正孔注入層
８１２ 正孔輸送層
８１３ 発光層
８１４ 電子輸送層
８１５ 電子注入層
９００ 基板
９０１ 第１の電極
９０２ 発光物質を含む層
９０３ 第２の電極
９１１ 正孔注入層
９１２ 正孔輸送層
９１３ 発光層
９１４ 電子輸送層
９１５ 電子注入層
１０００ 基板
１００１ 第１の電極
１００２ 発光物質を含む層
１００３ 第２の電極
１０１１ 正孔注入層
１０１２ 正孔輸送層
１０１３ 第１の発光層
１０１４ 阻止層
１０１５ 第２の発光層
１０１６ 電子輸送層
１０１７ 電子注入層
１１０１ 駆動回路部（ソース側駆動回路）
１１０２ 画素部
１１０３ 駆動回路部（ゲート側駆動回路）
１１０４ 封止基板
１１０５ シール材
１１０７ シール材１１０５で囲まれた内側（空間）
１１０８ ソース側駆動回路１１０１およびゲート側駆動回路１１０３に入力される信号を伝送するための配線
１１０９ 外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
１１１０ 基板
１１１１ スイッチング用ＴＦＴ
１１１２ 電流制御用ＴＦＴ
１１１３ ドレインに電気的に接続された第１の電極
１１１４ 絶縁物
１１１６ 発光物質を含む層
１１１７ 第２の電極
１１１８ 発光素子
１１２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
１１２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
１２０１ 筐体
１２０２ 支持台
１２０３ 表示部
１２０４ スピーカー部
１２０５ ビデオ入力端子
１３０１ 本体
１３０２ 筐体
１３０３ 表示部
１３０４ キーボード
１３０５ 外部接続ポート
１３０６ ポインティングマウス
１４０１ 本体
１４０２ 表示部
１４０３ 筐体
１４０４ 外部接続ポート
１４０５ リモコン受信部
１４０６ 受像部
１４０７ バッテリー
１４０８ 音声入力部
１４０９ 操作キー
１４１０ 接眼部
１５０１ 照明部
１５０２ 傘
１５０３ 可変アーム
１５０４ 支柱
１５０５ 台
１５０６ 電源
１６０１ 本体
１６０２ 筐体
１６０３ 表示部
１６０４ 音声入力部
１６０５ 音声出力部
１６０６ 操作キー
１６０７ 外部接続ポート
１６０８ アンテナ
１０１ 第１の電極
１０２ 発光物質を含む層
１０３ 第２の電極
１１１ 正孔注入層
１１２ 正孔輸送層
１１３ 発光層
１１４ ホールブロッキング層
１１５ 電子輸送層
２００ 基板
２０１ 第１の電極
２０２ 発光物質を含む層
２０３ 第２の電極
２１１ 正孔注入層
２１２ 発光層
３００ 基板
３０１ 第１の電極
３０３ 第２の電極
３１１ 正孔注入層
３１２ 正孔輸送層
３１３ 発光層
３１４ ホールブロッキング層
３１５ 電子輸送層
４０１ 陽極
４０２ 正孔注入層
４０３ 正孔輸送層
４０４ 発光層
４０５ 電子輸送層
４０６ 電子注入層
４０７ 陰極
４０８ ｐチャネル型ＴＦＴ
４２１ 陰極
４２２ 電子注入層
４２３ 電子輸送層
４２４ 発光層
４２５ 正孔輸送層
４２６ 正孔注入層
４２７ 陽極
４２８ ｎチャネル型ＴＦＴ
５００ 基板
５１１ ＴＦＴ
５１２ ＴＦＴ
５１３ 本発明の有機金属錯体を有する発光素子
５１４ 第１の電極
５１５ 発光物質を含む層
５１６ 第２の電極
５１７ 配線
６００ 基板
６０１ 第１の電極
６０２ 発光物質を含む層
６０３ 第２の電極
６１１ 正孔注入層
６１２ 正孔輸送層
６１３ 発光層
６１４ ホールブロッキング層
６１５ 電子輸送層
６１６ 電子注入層
７００ 基板
７０１ 第１の電極
７０２ 発光物質を含む層
７０３ 第２の電極
７１１ 正孔注入層
７１２ 正孔輸送層
７１３ 第１の発光層
７１４ 第２の発光層
７１５ ホールブロッキング層
７１６ 電子輸送層
７１７ 電子注入層
８００ 基板
８０１ 第１の電極
８０２ 発光物質を含む層
８０３ 第２の電極
８１１ 正孔注入層
８１２ 正孔輸送層
８１３ 発光層
８１４ 電子輸送層
８１５ 電子注入層
９００ 基板
９０１ 第１の電極
９０２ 発光物質を含む層
９０３ 第２の電極
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９１２ 正孔輸送層
９１３ 発光層
９１４ 電子輸送層
９１５ 電子注入層
１０００ 基板
１００１ 第１の電極
１００２ 発光物質を含む層
１００３ 第２の電極
１０１１ 正孔注入層
１０１２ 正孔輸送層
１０１３ 第１の発光層
１０１４ 阻止層
１０１５ 第２の発光層
１０１６ 電子輸送層
１０１７ 電子注入層
１１０１ 駆動回路部（ソース側駆動回路）
１１０２ 画素部
１１０３ 駆動回路部（ゲート側駆動回路）
１１０４ 封止基板
１１０５ シール材
１１０７ シール材１１０５で囲まれた内側（空間）
１１０８ ソース側駆動回路１１０１およびゲート側駆動回路１１０３に入力される信号を伝送するための配線
１１０９ 外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）
１１１０ 基板
１１１１ スイッチング用ＴＦＴ
１１１２ 電流制御用ＴＦＴ
１１１３ ドレインに電気的に接続された第１の電極
１１１４ 絶縁物
１１１６ 発光物質を含む層
１１１７ 第２の電極
１１１８ 発光素子
１１２３ ｎチャネル型ＴＦＴ
１１２４ ｐチャネル型ＴＦＴ
１２０１ 筐体
１２０２ 支持台
１２０３ 表示部
１２０４ スピーカー部
１２０５ ビデオ入力端子
１３０１ 本体
１３０２ 筐体
１３０３ 表示部
１３０４ キーボード
１３０５ 外部接続ポート
１３０６ ポインティングマウス
１４０１ 本体
１４０２ 表示部
１４０３ 筐体
１４０４ 外部接続ポート
１４０５ リモコン受信部
１４０６ 受像部
１４０７ バッテリー
１４０８ 音声入力部
１４０９ 操作キー
１４１０ 接眼部
１５０１ 照明部
１５０２ 傘
１５０３ 可変アーム
１５０４ 支柱
１５０５ 台
１５０６ 電源
１６０１ 本体
１６０２ 筐体
１６０３ 表示部
１６０４ 音声入力部
１６０５ 音声出力部
１６０６ 操作キー
１６０７ 外部接続ポート
１６０８ アンテナ
Claims (4)
- 下記一般式（１１０）で表される構造を有する有機金属錯体。
- 請求項１に記載の有機金属錯体を用いたことを特徴とする発光素子。
- 請求項１に記載の有機金属錯体を、発光体として用いたことを特徴とする発光素子。
- 請求項２または３に記載の発光素子を用いたことを特徴とする発光装置。
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