JP4912745B2 - Light emitting element and light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、励起三重項状態を発光に変換できる有機金属錯体、その有機金属錯体を用いた発光素子及びその発光素子を用いた発光装置に関する。 The present invention relates to an organometallic complex capable of converting an excited triplet state into light emission, a light-emitting element using the organometallic complex, and a light-emitting device using the light-emitting element.
有機化合物を用いた発光素子は、電界を加えることで有機化合物を含む層または有機化合物膜が発光する素子である。その発光機構は、電極間に有機化合物膜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ホールが有機化合物膜中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言われている。 A light-emitting element using an organic compound is an element in which a layer containing an organic compound or an organic compound film emits light when an electric field is applied. The light emission mechanism is such that when an organic compound film is sandwiched between electrodes and a voltage is applied, electrons injected from the cathode and holes injected from the anode recombine in the organic compound film to form molecular excitons. It is said that when the molecular exciton returns to the ground state, it emits energy and emits light.
このような発光素子において、通常、有機化合物膜は1μmを下回るほどの薄膜で形成される。また、このような発光素子は、有機化合物膜そのものが光を放出する自発光型の素子であるため、従来の液晶ディスプレイに用いられているようなバックライトも必要ない。従って、このような発光素子は極めて薄型、軽量に作製できることが大きな利点である。また、例えば100〜200nm程度の有機化合物膜において、キャリアを注入してから再結合に至るまでの時間は、有機化合物膜のキャリア移動度を考えると数十ナノ秒程度であり、キャリアの再結合から発光までの過程を含めてもおおよそマイクロ秒以内で発光に至る。従って、非常に応答速度が速いことも特長の1つである。さらに、このような発光素子はキャリア注入型の発光素子であるため、直流電圧での駆動が可能であり、ノイズが生じにくい。駆動電圧に関しては、まず有機化合物膜の厚みを100nm程度の均一な超薄膜とし、また、有機化合物膜に対するキャリア注入障壁を小さくするような電極材料を選択し、さらにはヘテロ構造(ここでは2層構造)を導入することによって、5.5Vで100cd/m2の十分な輝度が達成されている(例えば、非特許文献1参照)。 In such a light emitting device, the organic compound film is usually formed as a thin film having a thickness of less than 1 μm. In addition, such a light emitting element is a self-luminous element in which the organic compound film itself emits light, and thus a backlight as used in a conventional liquid crystal display is not necessary. Accordingly, it is a great advantage that such a light-emitting element can be manufactured to be extremely thin and lightweight. For example, in an organic compound film of about 100 to 200 nm, the time from carrier injection to recombination is about several tens of nanoseconds considering the carrier mobility of the organic compound film. Even if the process from light emission to light emission is included, light emission occurs within approximately microseconds. Therefore, one of the features is that the response speed is very fast. Further, since such a light-emitting element is a carrier-injection type light-emitting element, it can be driven with a DC voltage, and noise is hardly generated. Regarding the driving voltage, first, an organic compound film having a uniform ultra-thin thickness of about 100 nm is selected, and an electrode material that reduces a carrier injection barrier with respect to the organic compound film is selected. By introducing the structure, sufficient luminance of 100 cd / m 2 is achieved at 5.5 V (see Non-Patent Document 1, for example).
有機化合物を用いた発光素子は、上述したように薄型、軽量、高速応答性、直流低電圧駆動などの素子特性に加え、その発光色のバリエーションに富んでいることも大きな利点の1つと言える。その要因は、有機化合物自体の多様性である。すなわち、分子設計(例えば置換基の導入)等により様々な発光色の材料を開発できるという柔軟性が色彩の豊かさを生んでいる。この色彩の豊かさを活かした発光素子の最も大きな応用分野は、フルカラーのフラットパネルディスプレイであると言える。なぜなら、赤色、緑色、青色という光の三原色を発光できる有機化合物は多数存在するため、それらをパターニングすることによって、容易にフルカラー化が達成できるからである。 As described above, a light-emitting element using an organic compound is one of the great advantages that it has a wide variety of emission colors in addition to element characteristics such as thinness, light weight, high-speed response, and direct-current low-voltage driving. The factor is the diversity of the organic compound itself. That is, the flexibility of being able to develop materials of various emission colors by molecular design (for example, introduction of substituents) and the like gives rise to rich colors. It can be said that the largest application field of light-emitting elements utilizing the richness of color is a full-color flat panel display. This is because there are many organic compounds that can emit light of the three primary colors of red, green, and blue, so that full colorization can be easily achieved by patterning them.
上述したような、薄型、軽量、高速応答性、直流低電圧駆動といった素子特性も、フラットパネルディスプレイにふさわしい特性と言える。しかし、近年、さらなる発光効率を上げる試みとして、蛍光材料ではなく燐光材料を用いることが挙げられている。有機化合物を用いた発光素子においては、分子励起子が基底状態に戻る際に発光するが、その発光には励起一重項状態(S*)からの発光(蛍光)と励起三重項状態(T*)からの発光(燐光)が可能であり、蛍光材料を用いた場合はS*からの発光(蛍光)のみが寄与する。 The above-described element characteristics such as thinness, light weight, high-speed response, and direct-current low-voltage driving can be said to be suitable characteristics for a flat panel display. However, in recent years, as an attempt to further increase the luminous efficiency, use of a phosphorescent material instead of a fluorescent material has been cited. In a light-emitting element using an organic compound, light is emitted when the molecular exciton returns to the ground state, and the light emission includes light emission (fluorescence) from the excited singlet state (S * ) and an excited triplet state (T * ) . ) (Phosphorescence) is possible, and when a fluorescent material is used, only light emission (fluorescence) from S * contributes.
しかしながら、発光素子におけるS*とT*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、非特許文献2参照)。従って、蛍光材料を用いた発光素子における内部量子効率(注入したキャリアに対して発生するフォトンの割合)の理論的限界は、S*:T*=1:3であることを根拠に25%とされている。言い換えれば、蛍光材料を用いた発光素子の場合、注入したキャリアのうち少なくとも75%は無駄に浪費されるのである。 However, the statistical generation ratio of S * and T * in the light-emitting element is considered to be S * : T * = 1: 3 (for example, see Non-Patent Document 2). Therefore, the theoretical limit of the internal quantum efficiency (ratio of photons generated with respect to injected carriers) in a light emitting device using a fluorescent material is 25% on the basis of S * : T * = 1: 3. Has been. In other words, in the case of a light emitting element using a fluorescent material, at least 75% of the injected carriers are wasted.
逆に言えば、T*からの発光、すなわち燐光を利用できれば発光効率は向上する(単純には3〜4倍)と考えられるが、一般的な有機化合物は室温において、T*からの発光(燐光)は観測されず、通常はS*からの発光(蛍光)のみが観測される。ところが、近年、T*から基底状態に戻る際に放出されるエネルギー(以下、「三重項励起エネルギー」と言う。)を発光に変換できる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、非特許文献3参照)。
上記文献3では、配位子にジベンゾ[f、h]キノキサリン誘導体を用いたイリジウム錯体を合成し、これを発光素子における発光物質として用いている。得られた発光素子は高い発光効率であるものの、発光色はオレンジ−レッドを示し、色純度の良い赤色発光は実現されていない。 In Document 3, an iridium complex using a dibenzo [f, h] quinoxaline derivative as a ligand is synthesized and used as a light-emitting substance in a light-emitting element. Although the obtained light emitting element has high luminous efficiency, the emission color shows orange-red, and red emission with good color purity is not realized.
本発明では、励起三重項状態を発光に変換できる有機金属錯体を用いた発光素子において、高い発光効率かつ優れた色純度を示す赤色発光素子を提供することを課題とする。また、色純度に優れた赤色発光素子を用いることでより多くの色を発光できる色彩豊かな発光装置を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a red light-emitting element exhibiting high light emission efficiency and excellent color purity in a light-emitting element using an organometallic complex capable of converting an excited triplet state into light emission. It is another object of the present invention to provide a color-rich light-emitting device that can emit more colors by using a red light-emitting element with excellent color purity.
上記目的を達成するために本発明は以下の手段を講じる。 In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures.
本発明の発光素子の一形態は、第1の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第2の電極とを有し、前記発光層は下記一般式(1)で表される構造を有する有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
式(1)中、R1〜R5は、それぞれ、水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Arはアリール基または複素環基を表す。また、Mは第9族元素または第10族元素を表す。Arは、特に電子吸引性置換基を有するアリール基または電子吸引性置換基を有する複素環基であることが好ましい。Arが、電子吸引性置換基を有するアリール基または電子吸引性の置換基を有する複素環基であることによって発光強度のより大きな燐光を発光することができる。 In formula (1), R 1 to R 5 each represent any one of hydrogen, a halogen element, an acyl group, an alkyl group, an alkoxyl group, an aryl group, a cyano group, and a heterocyclic group. Ar represents an aryl group or a heterocyclic group. M represents a Group 9 element or a Group 10 element. Ar is preferably an aryl group having an electron-withdrawing substituent or a heterocyclic group having an electron-withdrawing substituent. When Ar is an aryl group having an electron-withdrawing substituent or a heterocyclic group having an electron-withdrawing substituent, phosphorescence having higher emission intensity can be emitted.
本発明の発光素子の一形態は、第1の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第2の電極とを有し、前記発光層は下記一般式(2)で表される構造を有する有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
式(2)中、R1〜R9は、それぞれ、水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。ただし、R6〜R9のいずれか1つは、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。R6〜R9のいずれかが電子吸引性の置換基を有する基であることによって、発光強度のより大きな燐光を発光することができる。 In formula (2), R 1 to R 9 each represent any one of hydrogen, a halogen element, an acyl group, an alkyl group, an alkoxyl group, an aryl group, a cyano group, and a heterocyclic group. However, any one of R 6 to R 9 represents an electron-withdrawing substituent. M represents a Group 9 element or a Group 10 element. When any of R 6 to R 9 is a group having an electron-withdrawing substituent, phosphorescence having a larger emission intensity can be emitted.
本発明の発光素子の一形態は、第1の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第2の電極とを有し、前記発光層は下記一般式(3)で表される構造を有する有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
式(3)中、R2〜R14は、それぞれ、水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基、電子吸引性置換基のいずれかを表す。また、Mは第9族元素または第10族元素を表す。R6〜R9の少なくとも1つは電子吸引性置換基であることが好ましい。これによって、発光強度のより大きな燐光を発光することができる。 In formula (3), R 2 to R 14 each represent any one of hydrogen, a halogen element, an acyl group, an alkyl group, an alkoxyl group, an aryl group, a cyano group, a heterocyclic group, and an electron-withdrawing substituent. M represents a Group 9 element or a Group 10 element. At least one of R 6 to R 9 is preferably an electron-withdrawing substituent. Thereby, phosphorescence having a larger emission intensity can be emitted.
本発明の発光素子の一形態は、第1の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第2の電極とを有し、前記発光層は下記一般式(4)で表される構造を有する有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
式(4)中、R15およびR16は、それぞれ、水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基、電子吸引性置換基のいずれかを表す。また、Mは第9族元素または第10族元素を表す。R16は電子吸引性置換基であることが好ましい。これによって、発光強度のより大きな燐光を発光することができる。 In formula (4), R 15 and R 16 each represent hydrogen, a halogen element, an acyl group, an alkyl group, an alkoxyl group, an aryl group, a cyano group, a heterocyclic group, or an electron-withdrawing substituent. M represents a Group 9 element or a Group 10 element. R 16 is preferably an electron-withdrawing substituent. Thereby, phosphorescence having a larger emission intensity can be emitted.
本発明の発光素子の一形態は、第1の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第2の電極とを有し、前記発光層は下記一般式(5)で表される有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
式(5)中、R1〜R5は、それぞれ、水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、Arは電子吸引性の置換基を有するアリール基または電子吸引性置換基を有する複素環基を表す。また、Mは第9族元素または第10族元素を表し、前記Mが第9族元素の場合はn=2、第10族元素の場合はn=1となる。Lはモノアニオン性の配位子を表す。Arが、電子吸引性置換基であることによって、発光強度のより大きな燐光を発光することができる。 In Formula (5), R 1 to R 5 each represent any one of hydrogen, a halogen element, an acyl group, an alkyl group, an alkoxyl group, an aryl group, a cyano group, and a heterocyclic group. Ar represents an aryl group having an electron-withdrawing substituent or a heterocyclic group having an electron-withdrawing substituent. M represents a Group 9 element or a Group 10 element. When M is a Group 9 element, n = 2, and when M is a Group 10 element, n = 1. L represents a monoanionic ligand. When Ar is an electron-withdrawing substituent, phosphorescence with higher emission intensity can be emitted.
本発明の発光素子の一形態は、第1の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第2の電極とを有し、前記発光層は下記一般式(6)で表される有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
式(6)中、R1〜R5は、それぞれ、水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。また、R6〜R9は、それぞれ、水素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、複素環基、電子吸引性置換基のいずれかを表し、少なくとも1つは電子吸引性置換基であることが好ましい。また、Mは第9族元素または第10族元素を表し、前記Mが第9族元素の場合はn=2、第10族元素の場合はn=1となる。またLは、ベータ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、のいずれかを表す。R6〜R9の少なくとも1つが電子吸引性置換基であることによって、発光強度のより大きな燐光を発光することができる。
ただし、上記一般式(6)で表される有機金属錯体のうち、R1〜R9が水素で且つアニオン性の配位子Lがアセチルアセトンアニオンである場合、またはR6〜R9の少なくとも1つが電子吸引性置換基を有しない場合は除く。
In Formula (6), R 1 to R 5 each represent any one of hydrogen, a halogen element, an acyl group, an alkyl group, an alkoxyl group, an aryl group, a cyano group, and a heterocyclic group. R 6 to R 9 each represent hydrogen, an acyl group, an alkyl group, an alkoxyl group, an aryl group, a heterocyclic group, or an electron-withdrawing substituent, and at least one is an electron-withdrawing substituent. Preferably there is. M represents a Group 9 element or a Group 10 element. When M is a Group 9 element, n = 2, and when M is a Group 10 element, n = 1. L is a monoanionic ligand having a beta diketone structure, a monoanionic bidentate chelate ligand having a carboxyl group, or a monoanionic bidentate chelate ligand having a phenolic hydroxyl group, Represents one of the following. When at least one of R 6 to R 9 is an electron-withdrawing substituent, phosphorescence with higher emission intensity can be emitted.
However, among the organometallic complexes represented by the general formula (6), when R 1 to R 9 are hydrogen and the anionic ligand L is an acetylacetone anion, or at least one of R 6 to R 9 Unless one has an electron withdrawing substituent.
本発明の発光素子の一形態は、第1の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第2の電極とを有し、前記発光層は下記一般式(7)で表される有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
式(7)中、R2〜R14は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基、電子吸引性置換基のいずれかを表す。また、Mは第9族元素または第10族元素を表し、前記Mが第9族元素の場合はn=2、第10族元素の場合はn=1となる。Lはアニオン性の配位子を表す。ここで、R6〜R9の少なくとも1つが電子吸引性置換基であることが好ましい。これによって、発光強度のより大きな燐光を発光することができる。 In Formula (7), R 2 to R 14 represent any one of hydrogen, a halogen element, an acyl group, an alkyl group, an alkoxyl group, an aryl group, a cyano group, a heterocyclic group, and an electron-withdrawing substituent. M represents a Group 9 element or a Group 10 element. When M is a Group 9 element, n = 2, and when M is a Group 10 element, n = 1. L represents an anionic ligand. Here, it is preferable that at least one of R 6 to R 9 is an electron-withdrawing substituent. Thereby, phosphorescence having a larger emission intensity can be emitted.
本発明の発光素子の一形態は、第1の電極上に順に積層されたホール輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、第2の電極とを有し、前記発光層は下記一般式(8)で表される有機金属錯体を有し、前記電子注入層は、有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを有することを特徴とする。
式(8)中、R15およびR16は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基、電子吸引性置換基のいずれかを表す。また、Mは第9族元素または第10族元素を表し、前記Mが第9族元素の場合はn=2、第10族元素の場合はn=1となる。Lはアニオン性の配位子を表す。ここで、R16が電子吸引性置換基であることが好ましい。これによって、発光強度のより大きな燐光を発光することができる。 In the formula (8), R 15 and R 16 represent any one of hydrogen, a halogen element, an acyl group, an alkyl group, an alkoxyl group, an aryl group, a cyano group, a heterocyclic group, and an electron-withdrawing substituent. M represents a Group 9 element or a Group 10 element. When M is a Group 9 element, n = 2, and when M is a Group 10 element, n = 1. L represents an anionic ligand. Here, R 16 is preferably an electron-withdrawing substituent. Thereby, phosphorescence having a larger emission intensity can be emitted.
また、前記アニオン性の配位子Lが、下記式(9)〜(15)のいずれかで表される配位子であることを特徴としても良い。
前記アニオン性の配位子Lが、ベータジケトン構造を有するアニオン性の配位子、カルボキシル基を有するアニオン性の二座配位子またはフェノ−ル性水酸基を有するアニオン性の二座配位子であることを特徴としても良い。 The anionic ligand L is an anionic ligand having a beta diketone structure, an anionic bidentate ligand having a carboxyl group, or an anionic bidentate ligand having a phenolic hydroxyl group. It is good also as a feature.
前記電子供与性を示す物質は仕事関数が小さい金属であることを特徴としても良い。 The electron-donating substance may be a metal having a small work function.
前記金属をLi、Mg、Csのいずれか一であることを特徴としても良い。 The metal may be any one of Li, Mg, and Cs.
前記発光素子は、電流効率が2.0cd/A以上かつCIE色度座標X≧0.7、Y≦0.3であることを特徴としても良い。 The light-emitting element may have a current efficiency of 2.0 cd / A or more and CIE chromaticity coordinates X ≧ 0.7 and Y ≦ 0.3.
また、前記発光素子は、外部量子効率5%以上かつCIE色度座標X≧0.7、Y≦0.3であることを特徴としても良い。 The light emitting device may be characterized in that an external quantum efficiency of 5% or more and CIE chromaticity coordinates X ≧ 0.7 and Y ≦ 0.3.
前記電子輸送層は、前記有機金属錯体の三重項励起エネルギーよりも高い三重項励起エネルギーを有することを特徴としても良い。 The electron transport layer may have a triplet excitation energy higher than a triplet excitation energy of the organometallic complex.
前記ホール輸送層は、前記有機金属錯体の三重項励起エネルギーよりも高い三重項励起エネルギーを有することを特徴としても良い。 The hole transport layer may have triplet excitation energy higher than triplet excitation energy of the organometallic complex.
前記発光層は、前記有機金属錯体の三重項励起エネルギーよりも高い三重項励起エネルギーを有するホスト材料を有することを特徴としても良い。 The light emitting layer may include a host material having a triplet excitation energy higher than a triplet excitation energy of the organometallic complex.
本発明により、高い発光効率かつ優れた色純度を示す発光素子を得ることができる。また、色純度に優れた発光素子を用いることで、より多くの色を発光できる色彩豊かな発光装置を作製することができる。 According to the present invention, a light emitting element having high luminous efficiency and excellent color purity can be obtained. In addition, by using a light-emitting element with excellent color purity, a light-emitting device with rich colors that can emit more colors can be manufactured.
本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in the structures of the present invention described below, the same reference numerals may be used in common in different drawings.
(実施の形態1)
本発明の発光素子の一形態について図1を用いて説明する。図1に示すように、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、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ではホール注入層111、ホール輸送層112、発光層113、電子輸送層114、及び電子注入層115を有する。これらの層は、蒸着法や塗布法で形成することができる。
(Embodiment 1)
One mode of a light-emitting element of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, a structure in which a first electrode 101 is formed over a substrate 100, a layer 102 containing a light-emitting substance is formed over the first electrode 101, and a second electrode 103 is formed thereover. Have Note that the layer 102 containing a light-emitting substance is formed by stacking a plurality of layers. In Embodiment 1, a hole injection layer 111, a hole transport layer 112, a light-emitting layer 113, an electron transport layer 114, and an electron injection are used. Layer 115 is provided. These layers can be formed by a vapor deposition method or a coating method.
基板100に用いる材料としては、例えば石英、ガラス、プラスチック、可撓性基板などを用いることができる。なお、発光素子の作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。なお、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。 As a material used for the substrate 100, for example, quartz, glass, plastic, a flexible substrate, or the like can be used. Note that other materials may be used as long as they function as a support in the manufacturing process of the light-emitting element. Note that the first electrode 101 in Embodiment Mode 1 functions as an anode, and the second electrode 103 functions as a cathode.
第1の電極101を形成す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、及びこれらの混合物などを用いることが好ましい。このような陽極材料の具体例としては、インジウム錫酸化物(ITO、indium tin oxide)、ITOに酸化珪素を含有させたITSO(indium tin silicon oxide)、酸化インジウムに2〜20[wt%]の酸化亜鉛(ZnO)を混合したターゲットを用いて形成されるIZO(indium zinc oxide)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)等を挙げることができる。 As an anode material for forming the first electrode 101, it is preferable to use a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a high work function (work function of 4.0 eV or more). Specific examples of such an anode material include indium tin oxide (ITO), ITSO (indium tin silicon oxide) containing silicon oxide in ITO, and 2 to 20 wt% in indium oxide. In addition to IZO (indium zinc oxide) formed using a target mixed with zinc oxide (ZnO), gold (Au), platinum (Pt), nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), cobalt (Co), copper (Cu), palladium (Pd), or a nitride (TiN) of a metal material can be given.
一方、第2の電極103を形成する物質としては、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、及びこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、周期表の1族または2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属またはマグネシウム(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、及びこれらを含む合金(Mg:Ag、Al:Li)が挙げられる。しかしながら、第2の電極103と発光層113との間に、電子を注入する機能に優れた層を、当該第2の電極と積層して設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Al、Ag、ITOやITSO等の第1の電極101の材料として挙げた材料も含めた様々な導電性材料を第2の電極103として用いることができる。 On the other hand, as a material for forming the second electrode 103, a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a low work function (a work function of 3.8 eV or less) can be used. Specific examples of such a cathode material include elements belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, that is, alkali metals such as lithium (Li) and cesium (Cs), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium ( Alkaline earth metals such as Sr) and alloys containing them (Mg: Ag, Al: Li). However, by providing a layer having an excellent function of injecting electrons between the second electrode 103 and the light-emitting layer 113 by stacking with the second electrode, regardless of the work function, Al, Various conductive materials including the materials mentioned as the material of the first electrode 101 such as Ag, ITO, and ITSO can be used as the second electrode 103.
第1の電極101及び第2の電極103は、それぞれ上述した陽極材料もしくは陰極材料を蒸着法、スパッタリング法等により成膜し形成する。なお、膜厚は、10〜500nmとするのが好ましい。 The first electrode 101 and the second electrode 103 are formed by depositing the above-described anode material or cathode material by a vapor deposition method, a sputtering method, or the like. The film thickness is preferably 10 to 500 nm.
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って生じる光は、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射出される構成となる。たとえば、第1の電極101から光を射出させる場合には、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側から光を射出させる場合には、第2の電極103を透光性の材料で形成することとする。 In the light-emitting element of the present invention, light generated by recombination of carriers in the light-emitting layer is emitted to the outside from one or both of the first electrode 101 and the second electrode 103. For example, when light is emitted from the first electrode 101, the first electrode 101 is formed of a light-transmitting material, and when light is emitted from the second electrode 103 side, the second electrode 101 is formed. The electrode 103 is formed of a light-transmitting material.
発光物質を含む層102は、本実施の形態1ではホール注入層111、ホール輸送層112、発光層113、電子輸送層114、及び電子注入層115を順に積層して形成する。 In Embodiment 1, the layer 102 containing a light-emitting substance is formed by sequentially stacking a hole injection layer 111, a hole transport layer 112, a light-emitting layer 113, an electron transport layer 114, and an electron injection layer 115.
ホール注入層111は、第1の電極101と接して設けられる。なお、ホール注入層111は、第1の電極101からホールを受け取ることができ、ホール輸送層112へホールを注入できる材料を用いて形成する。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)等のフタロシアニン系の化合物や、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)や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)等の芳香族アミン系(すなわち、ベンゼン環ー窒素の結合を有する)の化合物などを用いることができる。また、モリブデン酸化物(MoOx)やバナジウム酸化物(VOx)等の導電性無機化合物(半導体を含む)を用いることができる。さらに、それら導電性無機化合物と上記または下記に示すような芳香族アミン系の化合物との混合物を用いることができる。この混合物は共蒸着などの手法により形成することができる。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。 The hole injection layer 111 is provided in contact with the first electrode 101. Note that the hole injection layer 111 is formed using a material that can receive holes from the first electrode 101 and can inject holes into the hole transport layer 112. For example, phthalocyanine compounds such as phthalocyanine (abbreviation: H 2 —Pc), copper phthalocyanine (abbreviation: Cu—Pc), and 4,4′-bis [N- (4- (N, N-di-m- Tolylamino) phenyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: DNTPD) and 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine (abbreviation: MTDATA) An aromatic amine-based compound (that is, having a benzene ring-nitrogen bond) or the like can be used. Alternatively, a conductive inorganic compound (including a semiconductor) such as molybdenum oxide (MoOx) or vanadium oxide (VOx) can be used. Furthermore, a mixture of the conductive inorganic compound and the aromatic amine compound as described above or below can be used. This mixture can be formed by a technique such as co-evaporation. Note that the co-evaporation method is an evaporation method in which evaporation is performed simultaneously from a plurality of evaporation sources in one processing chamber.
ホール輸送層112は、ホールを輸送することができる材料を用いて形成する。具体的には、芳香族アミン系の化合物を用いて形成することが好ましく、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)、4,4’−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニル−アミノ〕−ビフェニル(略称:NPB)の他、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)、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)や上述したMTDATAなどのスターバースト型芳香族アミン化合物などを用いて形成することができる。また、モリブデン酸化物(MoOx)やバナジウム酸化物(VOx)等の導電性無機化合物(半導体を含む)と、上記のような芳香族アミン系の化合物との混合物を用いることもできる。 The hole transport layer 112 is formed using a material that can transport holes. Specifically, it is preferably formed using an aromatic amine compound, for example, 4,4′-bis [N- (3-methylphenyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (abbreviation: TPD). ), 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (abbreviation: NPB), and 4,4 ′, 4 ″ -tris (N-carbazolyl) triphenyl Starburst aromatic amine compounds such as amine (abbreviation: TCTA), 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-diphenyl-amino) -triphenylamine (abbreviation: TDATA) and MTDATA described above Can be formed. Alternatively, a mixture of a conductive inorganic compound (including a semiconductor) such as molybdenum oxide (MoOx) or vanadium oxide (VOx) and an aromatic amine-based compound as described above can be used.
発光層113は、前述した一般式(1)〜(4)で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式(5)〜(8)で表される有機金属錯体の中の少なくとも1つの有機金属錯体と、ホスト材料とを共蒸着により形成する。 The light-emitting layer 113 includes at least one organic compound selected from the organometallic complexes having the structures represented by the general formulas (1) to (4) and the organometallic complexes represented by the general formulas (5) to (8). A metal complex and a host material are formed by co-evaporation.
前記一般式(1)〜(8)に記載されている置換基R1〜R16の具体例を挙げると以下のとおりである。アシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、イソブチリル基、メタクリロイル基等が挙げられる。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基,iso−プロピル基、tert−ブチル基、オクチル基等が挙げられる。アルコキシル基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が挙げられる。アリール基としては、フェニル基、4−メチルフェニル基、4−エチルフェニル基等が挙げられる。複素環基としては、ピリジル基、ビピリジル基、メチルピリジル基等が挙げられる。電子吸引性の置換基としては、フルオロ基、トリフルオロメチル基、シアノ基等が挙げられる。 Specific examples of the substituents R 1 to R 16 described in the general formulas (1) to (8) are as follows. Examples of the acyl group include an acetyl group, a propionyl group, an isobutyryl group, and a methacryloyl group. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an iso-propyl group, a tert-butyl group, and an octyl group. Examples of the alkoxyl group include a methoxy group, an ethoxy group, and a propoxy group. Examples of the aryl group include a phenyl group, a 4-methylphenyl group, and a 4-ethylphenyl group. Examples of the heterocyclic group include a pyridyl group, a bipyridyl group, and a methylpyridyl group. Examples of the electron-withdrawing substituent include a fluoro group, a trifluoromethyl group, and a cyano group.
また、第9族元素または第10族元素の具体例としては、イリジウム、白金などが挙げられる。ただし、これら例示の元素に限定されるものではない。 Specific examples of the Group 9 element or the Group 10 element include iridium and platinum. However, it is not limited to these exemplified elements.
配位子Lはベータジケトン構造を有するモノアニオン性の配位子、カルボキシル基を有するモノアニオン性の二座配位子、フェノール性水酸基を有するモノアニオン性の二座配位子のいずれかである。その具体例としては前記式(9)〜(15)で表されるアニオンが挙げられる。これら配位子は、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。 Ligand L is either a monoanionic ligand having a beta diketone structure, a monoanionic bidentate ligand having a carboxyl group, or a monoanionic bidentate ligand having a phenolic hydroxyl group is there. Specific examples thereof include anions represented by the formulas (9) to (15). These ligands are effective because they have high coordination ability and can be obtained at low cost.
このような一般式(1)〜(4)で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式(5)〜(8)で表される有機金属錯体は、有機−金属結合によってホールを受け取りやすくなっていることに加え、キノキサリン骨格によって電子をも受け取りやすくなっているため、効果的にキャリアをトラップできるという利点がある。 The organometallic complexes having the structures represented by the general formulas (1) to (4) and the organometallic complexes represented by the general formulas (5) to (8) are likely to receive holes by an organic-metal bond. In addition to this, the quinoxaline skeleton makes it easier to receive electrons, so that there is an advantage that carriers can be trapped effectively.
さらに、電子吸引性置換基が、ハロゲン基、ハロアルキル基、シアノ基のいずれかであることが好ましい。これにより、これらの有機金属錯体の色度及び量子効率が向上する。また、ハロゲン基の中でも特にフルオロ基が好ましく、ハロアルキル基の中でも特にトリフルオロメチル基が好ましい。これにより、電子のトラップ性もさらによくなる。 Furthermore, the electron-withdrawing substituent is preferably any one of a halogen group, a haloalkyl group, and a cyano group. Thereby, the chromaticity and quantum efficiency of these organometallic complexes are improved. Further, among the halogen groups, a fluoro group is particularly preferable, and among the haloalkyl groups, a trifluoromethyl group is particularly preferable. This further improves the electron trapping property.
また、ホスト材料としては、前記一般式(1)〜(4)で表される構造を有する有機金属錯体及び前記一般式(5)〜(8)で表される有機金属錯体の中から選ばれる少なくとも1つの有機金属錯体よりエネルギーギャップが大きい物質を用いることが好ましい。なお、エネルギーギャップとは最低空分子軌道(LUMO:Lowest Unoccupied Molecular Orbital)準位と最高被占分子軌道(HOMO:Highest Occupied Molecular Orbital)準位とのエネルギー差をいう。 The host material is selected from the organometallic complexes having the structures represented by the general formulas (1) to (4) and the organometallic complexes represented by the general formulas (5) to (8). It is preferable to use a substance having an energy gap larger than that of at least one organometallic complex. Note that the energy gap is an energy difference between the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) level and the highest occupied molecular orbital (HOMO) level.
ホスト材料として用いることのできる物質の具体例としては、4,4’−ビス(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、4,4’,4’’−トリス(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)や上述したNPBやTPD等の芳香族アミン化合物や、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(8−キノリノラト)ガリウム(略称:Gaq3)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)等の金属錯体等もあげることができる。これらAlq3、Gaq3、Almq3は電子輸送性の金属錯体の具体例として挙げられる。 Specific examples of substances that can be used as the host material include 4,4′-bis (N-carbazolyl) biphenyl (abbreviation: CBP), 4,4 ′, 4 ″ -tris (N-carbazolyl) triphenylamine (Abbreviation: TCTA), aromatic amine compounds such as NPB and TPD described above, tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), tris (8-quinolinolato) gallium (abbreviation: Gaq 3 ), tris (4 A metal complex such as -methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 ) can also be given. These Alq 3 , Gaq 3 , and Almq 3 are listed as specific examples of electron transporting metal complexes.
電子輸送層114は、陰極として機能する電極側から発光物質を含む層に注入された電子を発光層の方へ輸送できる材料を用いて形成することが好ましい。このような材料の具体例としては、Alq3、Gaq3、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、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。このほか、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等も電子輸送層114を形成する材料として用いることができる。また、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)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−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)の他、チタン酸化物等の無機物を用いてもよい。 The electron transport layer 114 is preferably formed using a material that can transport electrons injected from the electrode functioning as a cathode into the layer containing a light-emitting substance to the light-emitting layer. Specific examples of such a material include metal complexes having a quinoline skeleton or a benzoquinoline skeleton such as Alq 3 , Gaq 3 , Almq 3 , and bis (10-hydroxybenzo [h] -quinolinato) beryllium (abbreviation: BeBq 2 ). And bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato-aluminum (abbreviation: BAlq). In addition, bis [2- (2-hydroxyphenyl) -benzoxazolate] zinc (abbreviation: Zn (BOX) 2 ), bis [2- (2-hydroxyphenyl) -benzothiazolate] zinc (abbreviation: Zn (BTZ) 2 ) and other metal complexes having an oxazole-based or thiazole-based ligand can also be used as a material for forming the electron transport layer 114. In addition, 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (abbreviation: PBD) and 1,3-bis [5- (p-tert- Butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2-yl] benzene (abbreviation: OXD-7), 3- (4-tert-butylphenyl) -4-phenyl-5- (4-biphenylyl)- 1,2,4-triazole (abbreviation: TAZ), 3- (4-tert-butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,2,4-triazole (abbreviation) : P-EtTAZ), bathophenanthroline (abbreviation: BPhen), bathocuproin (abbreviation: BCP), and inorganic substances such as titanium oxide may be used.
電子注入層115は、上述した電子輸送性材料のいずれかと、当該電子輸送材料のいずれかに対して電子供与性を示す物質とを混合した層を用いて形成する。電子供与性を示す物質として、例えば仕事関数の小さい金属が挙げられる。具体的にはアルカリ金属やアルカリ土類金属が好ましく、特にLi、Mg、Csが好ましい。なお、このような電子注入層115は、共蒸着などの手法により形成することができる。 The electron-injection layer 115 is formed using a layer in which any of the above-described electron-transport materials is mixed with a substance that exhibits an electron-donating property with respect to any of the electron-transport materials. As a substance exhibiting an electron donating property, for example, a metal having a small work function can be given. Specifically, alkali metals and alkaline earth metals are preferable, and Li, Mg, and Cs are particularly preferable. Note that such an electron injection layer 115 can be formed by a technique such as co-evaporation.
本発明の発光素子において、電子注入層に有機化合物と前記有機化合物に対して電子供与性を示す物質とを混合することで、発光層への電子注入量を向上させた結果、電子輸送層へのホールの突き抜けが抑制され、発光物質として用いた有機金属錯体をより効率良く発光させることができる。 In the light-emitting element of the present invention, as a result of improving the amount of electrons injected into the light-emitting layer by mixing an organic compound and a substance exhibiting an electron donating property with respect to the organic compound in the electron-injecting layer, the electron-transporting layer And the organometallic complex used as the light-emitting substance can emit light more efficiently.
なお、本発明の発光素子の層構造は、上記に記載したものに限定されず、陰極として機能する電極から順に作製してもよい。 Note that the layer structure of the light-emitting element of the present invention is not limited to the above-described layer structure, and the light-emitting element may be sequentially formed from an electrode functioning as a cathode.
(実施の形態2)
本発明の発光素子の一形態について図2を用いて説明する。図2に示すように、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202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、実施の形態1との違いは、ホール輸送層、発光層に含まれるホスト及び電子輸送層に、発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有する材料を用いる点である。実施の形態1と同様のものに関しては、共通の符号を用いて示し、詳細な説明は省略する。また、本実施の形態における第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。
(Embodiment 2)
One mode of a light-emitting element of the present invention is described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, a structure in which a first electrode 101 is formed over a substrate 100, a layer 202 containing a light-emitting substance is formed over the first electrode 101, and a second electrode 103 is formed thereon. Have Note that the difference from Embodiment 1 is that a material having triplet excitation energy larger than the triplet excitation energy of the organometallic complex which is a light-emitting substance is used for the hole transport layer, the host included in the light-emitting layer, and the electron transport layer. Is a point. Components similar to those in Embodiment 1 are denoted by common reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In addition, the first electrode 101 in this embodiment functions as an anode, and the second electrode 103 functions as a cathode.
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、本実施の形態では、ホール注入層111、ホール輸送層212、発光層213、電子輸送層214、及び電子注入層215を順に積層して形成される。これらの層は、蒸着法や塗布法で形成することができる。 Although the layer 202 containing a light-emitting substance is formed by stacking a plurality of layers, in this embodiment, a hole injection layer 111, a hole transport layer 212, a light-emitting layer 213, an electron transport layer 214, and an electron injection layer 215 are formed. Are sequentially laminated. These layers can be formed by a vapor deposition method or a coating method.
第1の電極101、第2の電極103、ホール注入層111の材料及び作製方法は、実施の形態1における第1の電極、第2の電極及びホール注入層に関する説明を参照することができる。なお、発光物質においても、実施の形態1と同様、上述した一般式(1)〜(4)で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式(5)〜(8)で表されるいずれかの有機金属錯体を用いる。 For the materials and manufacturing methods of the first electrode 101, the second electrode 103, and the hole injection layer 111, the description of the first electrode, the second electrode, and the hole injection layer in Embodiment 1 can be referred to. In addition, also in the luminescent substance, as in Embodiment 1, any of the organometallic complexes having the structures represented by the general formulas (1) to (4) and the general formulas (5) to (8) described above. These organometallic complexes are used.
ホール輸送層212は、ホールを輸送することができ、かつ発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有する材料を用いる。上記条件を満たすものであれば特に限定はなく、実施の形態1と同様に芳香族アミン化合物の他、スターバースト型芳香族アミン化合物などを用いて形成することができる。また、モリブデン酸化物(MoOx)やバナジウム酸化物(VOx)等の導電性無機化合物(半導体を含む)と上記のような芳香族アミン系の化合物との混合物を用いることもできる。例えば、発光層のホスト材料にAlqやCBPを用いた場合は、より三重項励起エネルギーが大きいNPBやTCTAが好ましい。 The hole transport layer 212 is formed using a material that can transport holes and has triplet excitation energy higher than that of the organometallic complex that is a light-emitting substance. There is no particular limitation as long as the above conditions are satisfied, and it can be formed using a starburst type aromatic amine compound in addition to the aromatic amine compound as in the first embodiment. Alternatively, a mixture of a conductive inorganic compound (including a semiconductor) such as molybdenum oxide (MoOx) or vanadium oxide (VOx) and an aromatic amine-based compound as described above can be used. For example, when Alq or CBP is used as the host material of the light emitting layer, NPB or TCTA having higher triplet excitation energy is preferable.
発光層213は、上述した一般式(1)〜(4)で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式(5)〜(8)で表される有機金属錯体の中の少なくとも1つの有機金属錯体と、ホスト材料とを共蒸着により形成する。ホスト材料としては、一般式(1)〜(4)で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式(5)〜(8)で表される有機金属錯体の中から選ばれる少なくとも1つの有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有する材料を用いる。上記条件を満たすものであれば特に限定はなく、実施の形態1と同様にNPBやTPD等の芳香族アミン化合物やAlq3、Gaq3、Almq3等の金属錯体等もホスト材料として用いることができる。 The light-emitting layer 213 includes at least one organic compound selected from the organometallic complexes having the structures represented by the general formulas (1) to (4) and the organometallic complexes represented by the general formulas (5) to (8). A metal complex and a host material are formed by co-evaporation. As the host material, at least one organic compound selected from an organometallic complex having a structure represented by general formulas (1) to (4) and an organometallic complex represented by general formulas (5) to (8). A material having a triplet excitation energy larger than that of the metal complex is used. There is no particular limitation as long as the above conditions are satisfied, and an aromatic amine compound such as NPB or TPD or a metal complex such as Alq 3 , Gaq 3 , or Almq 3 may be used as the host material as in the first embodiment. it can.
電子輸送層214は、陰極として機能する電極側から発光物質を含む層に注入された電子を発光層の方へ輸送でき、かつ発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有する材料を用いる。上記条件を満たすものであれば特に限定はなく、実施の形態1と同様に、Alq3、Gaq3、Almq3、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BAlqが挙げられる。このほか、Zn(BOX)2、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等も電子輸送層214を形成する材料として用いることができる。また、PBD、OXD−7、TAZ、p−EtTAZ、BPhen、BCPの他、チタン酸化物等の無機物を用いてもよい。 The electron-transport layer 214 can transport electrons injected from the electrode functioning as a cathode into the layer containing a light-emitting substance toward the light-emitting layer and has triplet excitation larger than the triplet excitation energy of the organometallic complex that is the light-emitting substance. A material having energy is used. As long as the above conditions are satisfied, there is no particular limitation, and as in Embodiment 1, a metal complex having a quinoline skeleton such as Alq 3 , Gaq 3 , Almq 3 , or BeBq 2 or a benzoquinoline skeleton or BAlq can be given. In addition, a metal complex having an oxazole-based or thiazole-based ligand such as Zn (BOX) 2 or Zn (BTZ) 2 can also be used as a material for forming the electron transport layer 214. In addition to PBD, OXD-7, TAZ, p-EtTAZ, BPhen, and BCP, inorganic materials such as titanium oxide may be used.
電子注入層215は、実施の形態1に記載した電子注入層115と同様に、有機化合物と、前記有機化合物に対し電子供与性を示す物質とを混合した層を用いることが好ましい。また、実施の形態1に記載した電子輸送層114と同様の材料を用いることもできる。その他に、LiF、CsFなどのアルカリ金属ハロゲン化物や、CaF2のようなアルカリ土類ハロゲン化物、Li2Oなどのアルカリ金属酸化物の超薄膜を用いても良い。また、リチウムアセチルアセトネート(略称:Li(acac))や8−キノリノラト−リチウム(略称:Liq)などのアルカリ金属錯体も有効である。 As the electron injecting layer 215, as in the electron injecting layer 115 described in Embodiment 1, a layer in which an organic compound and a substance that exhibits an electron donating property with respect to the organic compound are mixed is preferably used. Alternatively, the same material as that of the electron-transport layer 114 described in Embodiment 1 can be used. In addition, an alkali metal halide such as LiF or CsF, an alkaline earth halide such as CaF 2 , or an ultrathin film of an alkali metal oxide such as Li 2 O may be used. Alkali metal complexes such as lithium acetylacetonate (abbreviation: Li (acac)) and 8-quinolinolato-lithium (abbreviation: Liq) are also effective.
本発明の発光素子において、ホール輸送層、発光層に含まれるホスト及び電子輸送層に用いる材料が発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有することを特徴とすることで、電流効率及び外部量子効率を向上させることができる。具体的には、電流効率が2.0cd/A以上もしくは外部量子効率5%以上が可能となる。また、色純度も良好であり、CIE色度座標X≧0.7、Y≦0.3となり、NTSC(National Television System Committee)規格を超えることが可能となる。 In the light-emitting element of the present invention, the material used for the hole transport layer, the host included in the light-emitting layer, and the electron transport layer has triplet excitation energy greater than the triplet excitation energy of the organometallic complex that is a light-emitting substance. Thus, current efficiency and external quantum efficiency can be improved. Specifically, a current efficiency of 2.0 cd / A or higher or an external quantum efficiency of 5% or higher is possible. Further, the color purity is also good, and CIE chromaticity coordinates X ≧ 0.7 and Y ≦ 0.3, which can exceed the NTSC (National Television System Committee) standard.
なお、本実施の形態では、ホール輸送層212、発光層213に含まれるホスト及び電子輸送層214に、発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有する材料を用いる場合について示したが、上記3層のうちのいずれか1層でも2層でも上記と同様の効果を得ることができる。 Note that in this embodiment, a material having triplet excitation energy higher than that of the organometallic complex which is a light-emitting substance is used for the hole transport layer 212, the host included in the light-emitting layer 213, and the electron transport layer 214. As shown in the case, the effect similar to the above can be obtained with any one or two of the three layers.
本実施例では、発光物質として前述した一般式(7)で表される有機金属錯体、ビス{2,3−ビス(4−フルオロフェニル)キノキサリナト}アセチルアセトナト イリジウム(III)〔略称:Ir(Fdpq)2(acac)と示す〕を、電子注入層としてAlq及びLiからなる混合層を用いた発光素子及びその製造方法について図1を用いて説明する。なお、Ir(Fdpq)2(acac)を式(16)に示す。
基板100上に、スパッタリング法を用いてITSOを成膜し、第1の電極101とした。 An ITSO film was formed over the substrate 100 by a sputtering method to form the first electrode 101.
次に、第1の電極101が形成された基板100を、真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに、第1の電極101が形成された面を下方となるように固定した。 Next, the substrate 100 on which the first electrode 101 was formed was fixed to a substrate holder provided in the vacuum evaporation apparatus so that the surface on which the first electrode 101 was formed faced down.
次に、第1の電極101上に、DNTPDを抵抗加熱による蒸着法を用いて50nmの膜厚となるように成膜し、ホール注入層111を形成した。 Next, a DNTPD film was formed to a thickness of 50 nm on the first electrode 101 by a resistance heating evaporation method, so that a hole injection layer 111 was formed.
次に、ホール注入層111上に、NPBを抵抗加熱による蒸着法を用いて10nmの膜厚となるように成膜し、ホール輸送層112を形成した。 Next, NPB was formed to a thickness of 10 nm on the hole injection layer 111 by a resistance heating vapor deposition method to form a hole transport layer 112.
次に、ホール輸送層112上に、Ir(Fdpq)2(acac)とAlq3とを共蒸着により、30nmの膜厚となるように成膜し、発光層113を形成した。ここで、Alq3とIr(Fdpq)2(acac)との質量比は、1:0.08(=Alq3:Ir(Fdpq)2(acac))となるようにした。これによって、Ir(Fdpq)2(acac)はAlq3から成る層中に分散した状態となる。 Next, Ir (Fdpq) 2 (acac) and Alq 3 were deposited on the hole transport layer 112 to a thickness of 30 nm by co-evaporation, whereby the light-emitting layer 113 was formed. Here, the mass ratio between Alq 3 and Ir (Fdpq) 2 (acac) was 1: 0.08 (= Alq 3 : Ir (Fdpq) 2 (acac)). Thus, Ir (Fdpq) 2 (acac) is dispersed in the layer made of Alq 3 .
次に、発光層113上に、Alq3を抵抗加熱による蒸着法を用いて10nmの膜厚となるように成膜し、電子輸送層114を形成した。 Next, Alq 3 was formed to a thickness of 10 nm on the light-emitting layer 113 by an evaporation method using resistance heating, so that an electron transport layer 114 was formed.
次に、電子輸送層114上に、電子注入層115をAlq3とLiとを共蒸着することにより、50nmの膜厚となるように成膜した。ここで、Alq3とLiとの質量比は、1:0.01(=Alq3:Li)となるようにした。 Next, on the electron transport layer 114, the electron injection layer 115 was formed into a film with a thickness of 50 nm by co-evaporating Alq 3 and Li. Here, the mass ratio between Alq 3 and Li was set to 1: 0.01 (= Alq 3 : Li).
次に、電子注入層115上に、アルミニウムを抵抗加熱による蒸着法を用いて第2の電極103を形成した。以上のようにして作製した発光素子を窒素雰囲下で封止した。 Next, the second electrode 103 was formed over the electron injection layer 115 by using an evaporation method using resistance heating of aluminum. The light-emitting element manufactured as described above was sealed in a nitrogen atmosphere.
(比較例1)
本実施例における発光素子の比較例として、Liが導入されていない電子注入層を有する発光素子を作製した。本比較例では、電子注入層115をAlq3のみとし、さらに電子注入層115と第2の電極103の間に電子を注入する機能に優れた層を1nmの厚みで設けた。なお、それ以外は、実施例1と同様の物質かつ手法を用いて作製した。
(Comparative Example 1)
As a comparative example of the light-emitting element in this example, a light-emitting element having an electron injection layer into which Li was not introduced was manufactured. In this comparative example, the electron injection layer 115 is made of only Alq 3, and a layer having an excellent function of injecting electrons between the electron injection layer 115 and the second electrode 103 is provided with a thickness of 1 nm. In addition, it produced using the substance and method similar to Example 1 other than that.
具体的には、第1の電極101上に、ホール注入層111であるDNTPDを50nmの膜厚となるように成膜し、ホール輸送層112としてNPBを10nmの膜厚となるように成膜し、発光層113として、Ir(Fdpq)2(acac)とAlq3とを共蒸着によって、30nmの膜厚となるように成膜した。発光層113上に電子輸送層114及び電子注入層115としてAlq3を抵抗加熱による蒸着法を用いて両層合わせて60nmの膜厚となるように成膜した。さらに、電子注入層115上に電子を注入する機能に優れたCaF2を抵抗加熱による蒸着法を用いて1nmの膜厚となるように成膜した。なお、本実施例と比較例1における発光素子の膜厚の差は、1nmである。 Specifically, DNTPD which is the hole injection layer 111 is formed to a thickness of 50 nm on the first electrode 101, and NPB is formed as the hole transport layer 112 to a thickness of 10 nm. Then, Ir (Fdpq) 2 (acac) and Alq 3 were formed as the light emitting layer 113 by co-evaporation so as to have a thickness of 30 nm. On the light-emitting layer 113, Alq 3 was deposited as an electron transport layer 114 and an electron injection layer 115 by using a resistance heating vapor deposition method so that both layers had a thickness of 60 nm. Further, CaF 2 having an excellent function of injecting electrons was formed on the electron injection layer 115 so as to have a film thickness of 1 nm using a vapor deposition method using resistance heating. Note that the difference in film thickness of the light-emitting elements in this example and Comparative Example 1 is 1 nm.
本実施例及び比較例1における発光素子の発光スペクトルを図3に示す。比較例の発光素子では、525nm付近にブロードなピークが観察されたのに対し、本実施例の発光素子においては抑制できることがわかった。なお、525nm付近のピークは、緑色を示し、Alq3に起因するものだと考えられる。 The emission spectra of the light-emitting elements in this example and comparative example 1 are shown in FIG. In the light emitting device of the comparative example, a broad peak was observed in the vicinity of 525 nm, whereas it was found that the light emitting device of this example can be suppressed. Note that the peak near 525 nm shows green and is considered to be due to Alq 3 .
本発明で用いた有機金属錯体は電子トラップ性が強いため、発光領域は発光層と電子輸送層の界面付近となる。したがって、素子に注入される電子の量が少ないと、ホールが電子輸送層にまで達してしまい、比較例1のように電子輸送層のAlq3が発光してしまう。本実施例においては、電子注入層にLiを導入することで、発光層への電子注入量を向上させた結果、電子輸送層へのホールの突き抜けによるAlq3の緑色発光が抑制され、発光物質として用いたIr(Fdpq)2(acac)がより効率良く発光できたと考えられる。 Since the organometallic complex used in the present invention has a strong electron trapping property, the light emitting region is in the vicinity of the interface between the light emitting layer and the electron transport layer. Therefore, when the amount of electrons injected into the device is small, holes reach the electron transport layer, and Alq 3 of the electron transport layer emits light as in Comparative Example 1. In this example, by introducing Li into the electron injection layer, the amount of electron injection into the light emitting layer was improved, and as a result, the green light emission of Alq 3 due to the penetration of holes into the electron transport layer was suppressed, and the light emitting material It is considered that Ir (Fdpq) 2 (acac) used as 1 was able to emit light more efficiently.
以上のことから、本発明の発光素子は高い発光効率を示す良好な素子であると言える。 From the above, it can be said that the light-emitting element of the present invention is a good element exhibiting high luminous efficiency.
本実施例では、発光物質にIr(Fdpq)2(acac)を、電子輸送層にIr(Fdpq)2(acac)の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有するTAZを用いた発光素子について図2を用いて説明する。 In this embodiment, the Ir (Fdpq) 2 (acac) in the light-emitting substance, a light-emitting element using TAZ having triplet excitation energy greater than the triplet excitation energy of Ir (Fdpq) 2 (acac) in the electron transport layer This will be described with reference to FIG.
基板100上に、スパッタリング法を用いてITSOを成膜し、第1の電極101を形成した。 An ITSO film was formed over the substrate 100 by a sputtering method, so that the first electrode 101 was formed.
次に、第1の電極101が形成された基板100を、真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに、第1の電極101が形成された面を下方となるように固定した。 Next, the substrate 100 on which the first electrode 101 was formed was fixed to a substrate holder provided in the vacuum evaporation apparatus so that the surface on which the first electrode 101 was formed faced down.
次に、第1の電極101上に、DNTPDを抵抗加熱による蒸着法を用いて40nmの膜厚となるように成膜し、ホール注入層111を形成した。 Next, a DNTPD film was formed to a thickness of 40 nm on the first electrode 101 by a vapor deposition method using resistance heating, so that a hole injection layer 111 was formed.
次に、ホール注入層111上に、NPBを抵抗加熱による蒸着法を用いて20nmの膜厚となるように成膜し、ホール輸送層212を形成した。 Next, NPB was formed to a thickness of 20 nm on the hole injection layer 111 by a resistance heating vapor deposition method to form a hole transport layer 212.
次に、ホール輸送層212上に、Ir(Fdpq)2(acac)とAlq3とを共蒸着によって、30nmの膜厚となるように成膜し、発光層213を形成した。ここで、Alq3とIr(Fdpq)2(acac)との質量比は、1:0.08(=Alq3:Ir(Fdpq)2(acac))となるようにした。これによって、Ir(Fdpq)2(acac)はAlq3から成る層中に分散した状態となる。 Next, Ir (Fdpq) 2 (acac) and Alq 3 were deposited on the hole transport layer 212 to a thickness of 30 nm by co-evaporation, whereby the light-emitting layer 213 was formed. Here, the mass ratio between Alq 3 and Ir (Fdpq) 2 (acac) was 1: 0.08 (= Alq 3 : Ir (Fdpq) 2 (acac)). Thus, Ir (Fdpq) 2 (acac) is dispersed in the layer made of Alq 3 .
次に、発光層213上に、TAZを抵抗加熱による蒸着法を用いて20nmの膜厚となるように成膜し、電子輸送層214を形成した。 Next, TAZ was formed to a thickness of 20 nm on the light-emitting layer 213 by a vapor deposition method using resistance heating, so that an electron transport layer 214 was formed.
次に、電子輸送層214上に、電子注入層215をTAZとLiとを共蒸着することにより、40nmの膜厚となるように成膜した。ここで、TAZとLiとの質量比は、1:0.01(=TAZ:Li)となるようにした。 Next, on the electron transport layer 214, the electron injection layer 215 was formed to have a film thickness of 40 nm by co-evaporating TAZ and Li. Here, the mass ratio between TAZ and Li was set to 1: 0.01 (= TAZ: Li).
次に、電子注入層215上に、アルミニウムを抵抗加熱による蒸着法を用いて第2の電極103を形成した。以上のようにして作製した発光素子を窒素雰囲下で封止した。 Next, the second electrode 103 was formed over the electron injection layer 215 by using an aluminum evaporation method using resistance heating. The light-emitting element manufactured as described above was sealed in a nitrogen atmosphere.
(比較例2)
本実施例における電子輸送層214及び電子注入層215はそれぞれTAZ、TAZ:Liであるのに対し、比較例2ではTAZの代わりにTAZより三重項励起エネルギーが低いAlq3を用い、電子輸送層214及び電子注入層215をそれぞれAlq3、Alq3:Liとした。その他の構成は、実施例2と同様の物質かつ手法を用いて作製した。また、本実施例及び比較例2の素子構造をまとめたものを表1に示す。
While the electron transport layer 214 and the electron injection layer 215 in this example are TAZ and TAZ: Li, respectively, in Comparative Example 2, Alq 3 having a triplet excitation energy lower than TAZ is used instead of TAZ, and the electron transport layer is formed. 214 and the electron injection layer 215 were made of Alq 3 and Alq 3 : Li, respectively. Other structures were manufactured using the same materials and techniques as in Example 2. Table 1 shows a summary of the element structures of this example and comparative example 2.
本実施例及び比較例2における発光素子に対し、第2の電極103の電位よりも第1の電極101の電位の方が高くなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた。なお、測定は室温(25℃)になるように保った状態でおこなった。結果を図4に示す。図4(a)は電流密度−輝度特性について、図4(b)は電圧−輝度特性について、図4(c)は輝度−電流効率特性について調べた結果である。図4(a)において、横軸は電流密度(mA/cm2)を表し、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。図4(b)において、横軸は電圧(V)を表し、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。図4(c)において、横軸は輝度(cd/m2)を表し、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。 A voltage was applied to the light-emitting elements in this example and Comparative Example 2 so that the potential of the first electrode 101 was higher than the potential of the second electrode 103, and the operating characteristics of the light-emitting elements were examined. The measurement was performed in a state kept at room temperature (25 ° C.). The results are shown in FIG. 4A shows the result of examining the current density-luminance characteristic, FIG. 4B shows the result of examining the voltage-luminance characteristic, and FIG. 4C shows the result of examining the luminance-current efficiency characteristic. In FIG. 4A, the horizontal axis represents current density (mA / cm 2 ), and the vertical axis represents luminance (cd / m 2 ). In FIG. 4B, the horizontal axis represents voltage (V), and the vertical axis represents luminance (cd / m 2 ). In FIG. 4C, the horizontal axis represents luminance (cd / m 2 ), and the vertical axis represents current efficiency (cd / A).
これらの結果から比較例2における発光素子は8.0Vの電圧を印加したとき、500cd/m2の輝度で発光するのに対し、本実施例における発光素子では7.4Vであることが分かった。また、本実施例の発光素子は、比較例2の発光素子より電流効率及び外部量子効率に優れており、500cd/m2における電流効率は2.3cd/Aで、外部量子効率は6.7%であった。なお、外部量子効率とは、発光素子に注入する電子数に対して素子外部に放射されるフォトンの数を割合で示したものである。そのため、単位面積あたりのフォトンの数をNp、単位面積あたりの電子数をNeとすると、以下の式(17)で表すことができる。
Npは、Lを輝度(cd/m2)、λを波長(nm)、I(λ)を規格化した発光スペクトル(各波長における規格化発光強度)、K(λ)を標準比視感度曲線、cを光速、hをプランク定数とすると、以下の式(18)で表すことができる。
また、Neは、Jは電流密度(A/m2)、eは素電荷量(C)とすると、以下の式(19)で表すことができる。
式(17)〜(19)より以下の式(20)を導くことができる。
よって、上記の測定より得られた電流効率及び図5に示す発光スペクトルより、外部量子効率は6.7%と算出した。 Therefore, the external quantum efficiency was calculated to be 6.7% from the current efficiency obtained from the above measurement and the emission spectrum shown in FIG.
以上のことから、電子輸送層の材料として発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有し、より大きな三重項励起エネルギーを有する材料を選択することで、さらに電流効率及び外部量子効率を向上させることが可能であることがわかった。 From the above, by selecting a material having a triplet excitation energy larger than the triplet excitation energy of the organometallic complex that is the light-emitting substance as the material for the electron transport layer and having a larger triplet excitation energy, the current can be further increased. It has been found that efficiency and external quantum efficiency can be improved.
また、本実施例における発光素子は、CIE色度座標が(X,Y)=(0.71,0.29)であり、色純度に優れた赤色発光素子であることがわかった。なお、図14に示すように、このCIE色度座標は、NTSC規格を超えるものであり、本発明の発光素子を有する表示装置は色彩豊かな色を表現することが可能である。 In addition, the light-emitting element in this example has a CIE chromaticity coordinate of (X, Y) = (0.71, 0.29), and is found to be a red light-emitting element with excellent color purity. As shown in FIG. 14, the CIE chromaticity coordinates exceed the NTSC standard, and the display device having the light emitting element of the present invention can express a rich color.
本実施例では、発光層におけるホスト材料を以下のように変えた以外は、実施例2と同様の物質かつ手法を用いて作製した。本実施例では、発光層213におけるホスト材料を、発光物質であるIr(Fdpq)2(acac)の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有し、なおかつAlq3より三重項励起エネルギーが大きいCBPを用いた。 In this example, the same material and method as in Example 2 were used except that the host material in the light emitting layer was changed as follows. In this embodiment, the host material in the light emitting layer 213 has a triplet excitation energy larger than the triplet excitation energy of Ir (Fdpq) 2 (acac) which is a light emitting substance, and has a triplet excitation energy larger than that of Alq 3. CBP was used.
発光層213は、Ir(Fdpq)2(acac)とCBPとを共蒸着によって30nmの膜厚となるように成膜し形成した。ここで、CBPとIr(Fdpq)2(acac)との質量比は、1:0.08(=CBP:Ir(Fdpq)2(acac))となるようにした。これによって、Ir(Fdpq)2(acac)はCBPから成る層中に分散した状態となる。 The light-emitting layer 213 was formed by forming Ir (Fdpq) 2 (acac) and CBP to a thickness of 30 nm by co-evaporation. Here, the mass ratio between CBP and Ir (Fdpq) 2 (acac) was 1: 0.08 (= CBP: Ir (Fdpq) 2 (acac)). Thus, Ir (Fdpq) 2 (acac) is dispersed in the layer made of CBP.
以上のようにして作製した発光素子を窒素雰囲下で封止した。その後、第2の電極103の電位よりも第1の電極101の電位の方が高くなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた。なお、測定は室温(25℃)になるように保った状態でおこなった。結果を図6に示す。なお、本実施例においてはホスト材料の違いによる効果をみるため、実施例2における測定結果も併せて図6に示す。図6(a)は電流密度−輝度特性について、図6(b)は電圧−輝度特性について、図6(c)は輝度−電流効率特性について調べた結果である。また、本実施例における発光素子の発光スペクトルを図7に、本実施例及び実施例2の素子構造をまとめたものを表2に示す。
本実施例における発光素子は、500cd/m2の輝度で発光させる際、8.2Vの電圧が必要となり実施例2の発光素子と比べ多少電圧は高い。しかしながら、本実施例の発光素子は、実施例2の発光素子よりさらに電流効率及び外部量子効率が優れており、500cd/m2における電流効率は4.9cd/Aで、外部量子効率は10.9%であった。 The light emitting element in this example requires a voltage of 8.2 V when emitting light with a luminance of 500 cd / m 2 , and the voltage is somewhat higher than that of the light emitting element of Example 2. However, the light-emitting element of this example has higher current efficiency and external quantum efficiency than the light-emitting element of Example 2, and the current efficiency at 500 cd / m 2 is 4.9 cd / A and the external quantum efficiency is 10. It was 9%.
以上のことから、発光層のホスト材料として発光物質である有機金属錯体のより大きい三重項励起エネルギーを有し、より大きな三重項励起エネルギーを有する材料を選択することで、さらに電流効率及び外部量子効率を向上させることが可能であることがわかった。 Based on the above, by selecting a material having a larger triplet excitation energy and a larger triplet excitation energy of the organometallic complex that is the light-emitting substance as the host material of the light-emitting layer, the current efficiency and the external quantum can be further increased. It has been found that efficiency can be improved.
また、本実施例における発光素子は、CIE色度座標が(X,Y)=(0.71,0.29)であり、色純度に優れた赤色発光素子であることがわかった。なお、図14に示すように、このCIE色度座標は、NTSC規格を超えるものであり、本発明の発光素子を有する表示装置は色彩豊かな色を表現することが可能である。 In addition, the light-emitting element in this example has a CIE chromaticity coordinate of (X, Y) = (0.71, 0.29), and is found to be a red light-emitting element with excellent color purity. As shown in FIG. 14, the CIE chromaticity coordinates exceed the NTSC standard, and the display device having the light emitting element of the present invention can express a rich color.
本実施例では、電子輸送層及び電子注入層を以下のように変えた以外は、実施例3と同様の物質かつ手法を用いて作製した。本実施例では、電子輸送層及び電子注入層に発光物質であるIr(Fdpq)2(acac)の三重項励起エネルギーより大きいBCPを有する。 In this example, the same material and method as in Example 3 were used except that the electron transport layer and the electron injection layer were changed as follows. In this example, the electron transport layer and the electron injection layer have BCP larger than the triplet excitation energy of Ir (Fdpq) 2 (acac) which is a light-emitting substance.
また、電子輸送層214は、BCPを抵抗加熱による蒸着法を用いて20nmの膜厚となるように成膜し形成した。また、電子注入層215は、BCPとLiとを共蒸着することにより、40nmの膜厚となるように成膜し形成した。ここで、BCPとLiとの質量比は、1:0.01(=BCP:Li)となるようにした。 The electron transport layer 214 was formed by depositing BCP to a thickness of 20 nm using a resistance heating vapor deposition method. In addition, the electron injection layer 215 was formed to have a film thickness of 40 nm by co-evaporating BCP and Li. Here, the mass ratio of BCP and Li was set to 1: 0.01 (= BCP: Li).
以上のようにして作製した発光素子を窒素雰囲下で封止した。その後、第2の電極103の電位よりも第1の電極101の電位の方が高くなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた。なお、測定は室温(25℃)になるように保った状態でおこなった。結果を図8に示す。図8(a)は電流密度−輝度特性について、図8(b)は電圧−輝度特性について、図8(c)は輝度−電流効率特性について調べた結果である。なお、本実施例においては実施例3における測定結果も併せて図8に示す。また、本実施例における発光素子の発光スペクトルを図9に、本実施例及び実施例3の素子構造をまとめたものを表3に示す。
本実施例における発光素子は、8.8Vの電圧を印加したとき、500cd/m2の輝度で発光した。本実施例の発光素子は、実施例3と同様、電流効率及び外部量子効率が優れており、500cd/m2における電流効率は4.1cd/Aで、外部量子効率は9.0%であった。 The light-emitting element in this example emitted light with a luminance of 500 cd / m 2 when a voltage of 8.8 V was applied. The light-emitting element of this example has excellent current efficiency and external quantum efficiency as in Example 3. The current efficiency at 500 cd / m 2 is 4.1 cd / A, and the external quantum efficiency is 9.0%. It was.
以上のことから、電子輸送層及び電子注入層に発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい材料を用いることで、電流効率及び外部量子効率を向上させることができる。 From the above, current efficiency and external quantum efficiency can be improved by using a material larger than the triplet excitation energy of the organometallic complex which is a light-emitting substance for the electron transport layer and the electron injection layer.
また、本実施例における発光素子は、CIE色度座標が(X,Y)=(0.71,0.29)であり、色純度に優れた赤色発光素子であることがわかった。 In addition, the light-emitting element in this example has a CIE chromaticity coordinate of (X, Y) = (0.71, 0.29), and is found to be a red light-emitting element with excellent color purity.
なお、実施例3の結果と比較した際、本実施例における発光素子も高い電流効率及び外部量子効率を示すものの、実施例3における発光素子の方がより高い電流効率及び外部量子効率を示すことがわかった。これは、実施例3における発光素子の電子輸送層に本実施例で用いたBCPより三重項励起エネルギーが高いTAZを用いていることに起因すると考えられる。よって、電子輸送層は発光物質である有機金属錯体のより大きい三重項励起エネルギーを有し、より大きな三重項励起エネルギーを有する材料であることが好ましいと言える。 In addition, when compared with the results of Example 3, the light emitting device in this example also exhibits higher current efficiency and external quantum efficiency, but the light emitting device in Example 3 exhibits higher current efficiency and external quantum efficiency. I understood. This is presumably because TAZ having a triplet excitation energy higher than that of the BCP used in this example is used for the electron transport layer of the light emitting element in Example 3. Therefore, it can be said that the electron transport layer is preferably a material having a larger triplet excitation energy of the organometallic complex which is a light-emitting substance and a larger triplet excitation energy.
なお、上記のCIE色度座標は、図14に示すようにNTSC規格を超えるものであり、本発明の発光素子を有する表示装置は色彩豊かな色を表現することが可能である。 The CIE chromaticity coordinates described above exceed the NTSC standard as shown in FIG. 14, and the display device having the light emitting element of the present invention can express a rich color.
本実施例では、ホール輸送層を以下のように変えた以外は、実施例3と同様の物質かつ手法を用いて作製した。本実施例では、ホール輸送層に発光物質であるIr(Fdpq)2(acac)の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有するTCTAを用いた。 In this example, the hole transport layer was manufactured using the same material and method as in Example 3 except that the hole transport layer was changed as follows. In this example, TCTA having a triplet excitation energy larger than the triplet excitation energy of Ir (Fdpq) 2 (acac) which is a light-emitting substance was used for the hole transport layer.
ホール輸送層212は、TCTAを抵抗加熱による蒸着法を用いて20nmの膜厚となるように成膜し形成した。 The hole transport layer 212 was formed by depositing TCTA so as to have a thickness of 20 nm using a resistance heating vapor deposition method.
以上のようにして作製した発光素子を窒素雰囲下で封止した。その後、第2の電極103の電位よりも第1の電極101の電位の方が高くなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた。なお、測定は室温(25℃)になるように保った状態でおこなった。結果を図10に示す。なお、本実施例においてはホール輸送性材料の違いによる効果をみるため、実施例3における測定結果も併せて図10に示す。図10(a)は電流密度−輝度特性について、図10(b)は電圧−輝度特性について、図10(c)は輝度−電流効率特性について調べた結果である。また、本実施例における発光素子の発光スペクトルを図11に、本実施例及び実施例3の素子構造をまとめたものを表4に示す。
本実施例における発光素子は、500cd/m2の輝度で発光する際、9.6Vの電圧が必要となり実施例3の発光素子と比べ多少電圧は高い。しかしながら、本実施例の発光素子は、実施例3の発光素子よりさらに電流効率及び外部量子効率が優れており、500cd/m2における電流効率は5.5cd/Aで、外部量子効率は12.2%であった。 When the light emitting element in this example emits light with a luminance of 500 cd / m 2 , a voltage of 9.6 V is required and the voltage is somewhat higher than that of the light emitting element of Example 3. However, the light-emitting element of this example has better current efficiency and external quantum efficiency than the light-emitting element of Example 3, the current efficiency at 500 cd / m 2 is 5.5 cd / A, and the external quantum efficiency is 12. 2%.
これは、本実施例における発光素子のホール輸送層212に実施例3で用いたNPBと比較してHOMO準位が発光物質であるIr(Fdpq)2(acac)のHOMO準位により近い、TCTAを用いたことに起因すると考えられる。 This is because the HOMO level of the hole transport layer 212 of the light-emitting element in this example is closer to the HOMO level of Ir (Fdpq) 2 (acac), which is a light-emitting substance, compared to NPB used in Example 3. This is thought to be due to the use of.
よって、ホール輸送層に発光物質である有機金属錯体のHOMO準位により近いHOMO準位を有するホール輸送性材料を用いることにより、さらに電流効率及び外部量子効率を向上させることが可能であることがわかった。 Therefore, it is possible to further improve the current efficiency and the external quantum efficiency by using a hole transporting material having a HOMO level closer to the HOMO level of the organometallic complex that is a light-emitting substance in the hole transport layer. all right.
また、本実施例における発光素子は、CIE色度座標が(X,Y)=(0.71,0.29)であり、色純度に優れた赤色発光素子であることがわかった。なお、図14に示すように、このCIE色度座標は、NTSC規格を超えるものであり、本発明の発光素子を有する表示装置は色彩豊かな色を表現することが可能である。 In addition, the light-emitting element in this example has a CIE chromaticity coordinate of (X, Y) = (0.71, 0.29), and is found to be a red light-emitting element with excellent color purity. As shown in FIG. 14, the CIE chromaticity coordinates exceed the NTSC standard, and the display device having the light emitting element of the present invention can express a rich color.
本発明の発光素子は、本実施例の構成に限定されるものではなく、他の実施の形態または実施例と自由に組み合わせることができる。 The light-emitting element of the present invention is not limited to the structure of this example, and can be freely combined with other embodiments or examples.
本実施例では、発光物質として前述した一般式(6)で表される有機金属錯体の一種である(アセチルアセトナト)ビス[2−(4−フルオロフェニル)−3−メチルキノキサリナト]イリジウム(III)〔略称:Ir(MFpq)2(acac)と示す〕を、電子輸送層としてIr(MFpq)2(acac)の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有するBCPを、電子注入層としてAlq及びLiからなる混合層を用いた発光素子及びその製造方法について図2を用いて説明する。なお、Ir(MFpq)2(acac)を式(21)に示す。
基板100上に、スパッタリング法を用いてITSOを成膜し、第1の電極101とした。 An ITSO film was formed over the substrate 100 by a sputtering method to form the first electrode 101.
次に、第1の電極101が形成された基板100を、真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに、第1の電極101が形成された面を下方となるように固定した。 Next, the substrate 100 on which the first electrode 101 was formed was fixed to a substrate holder provided in the vacuum evaporation apparatus so that the surface on which the first electrode 101 was formed faced down.
次に、第1の電極101上に、NPBと酸化モリブデン(VI)とを共蒸着することにより、50nmの膜厚のホール注入層111を形成した。なお、NPBと酸化モリブデン(VI)との蒸着レート比は、NPB:酸化モリブデン(VI)=4:1となるように調節した。 Next, NPB and molybdenum oxide (VI) were co-evaporated on the first electrode 101, whereby the hole injection layer 111 with a thickness of 50 nm was formed. The deposition rate ratio between NPB and molybdenum oxide (VI) was adjusted to be NPB: molybdenum oxide (VI) = 4: 1.
次に、ホール注入層111上に、NPBを抵抗加熱による蒸着法を用いて10nmの膜厚となるように成膜し、ホール輸送層212を形成した。 Next, NPB was formed to a thickness of 10 nm on the hole injection layer 111 by a resistance heating vapor deposition method to form a hole transport layer 212.
次に、ホール輸送層212上に、Ir(MFpq)2(acac)とAlq3とを共蒸着により、30nmの膜厚となるように成膜し、発光層213を形成した。ここで、Alq3とIr(MFpq)2(acac)との質量比は、1:0.08(=Alq3:Ir(MFpq)2(acac))となるようにした。これによって、Ir(MFpq)2(acac)はAlq3から成る層中に分散した状態となる。 Next, Ir (MFpq) 2 (acac) and Alq 3 were deposited on the hole transport layer 212 to a thickness of 30 nm by co-evaporation, whereby the light-emitting layer 213 was formed. Here, the mass ratio of Alq 3 to Ir (MFpq) 2 (acac) was set to 1: 0.08 (= Alq 3 : Ir (MFpq) 2 (acac)). As a result, Ir (MFpq) 2 (acac) is dispersed in the Alq 3 layer.
次に、発光層213上に、BCPを抵抗加熱による蒸着法を用いて10nmの膜厚となるように成膜し、電子輸送層214を形成した。 Next, BCP was formed to a thickness of 10 nm on the light-emitting layer 213 by a vapor deposition method using resistance heating, so that an electron transport layer 214 was formed.
次に、電子輸送層214上に、電子注入層215をAlq3とLiとを共蒸着することにより、50nmの膜厚となるように成膜した。ここで、Alq3とLiとの質量比は、1:0.01(=Alq3:Li)となるようにした。 Next, on the electron transport layer 214, the electron injection layer 215 was formed to have a film thickness of 50 nm by co-evaporating Alq 3 and Li. Here, the mass ratio between Alq 3 and Li was set to 1: 0.01 (= Alq 3 : Li).
次に、電子注入層215上に、アルミニウムを抵抗加熱による蒸着法を用いて第2の電極103を形成した。以上のようにして作製した発光素子を窒素雰囲下で封止した。 Next, the second electrode 103 was formed over the electron injection layer 215 by using an aluminum evaporation method using resistance heating. The light-emitting element manufactured as described above was sealed in a nitrogen atmosphere.
本実施例における発光素子に対し、第2の電極103の電位よりも第1の電極101の電位の方が高くなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた。なお、測定は室温(25℃)になるように保った状態でおこなった。結果を図15に示す。図15(a)は電流密度−輝度特性について、図15(b)は電圧−輝度特性について、図15(c)は輝度−電流効率特性について調べた結果である。図15(a)において、横軸は電流密度(mA/cm2)を表し、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。図15(b)において、横軸は電圧(V)を表し、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。図15(c)において、横軸は輝度(cd/m2)を表し、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、本実施例における発光素子の発光スペクトルを図16に示す。 A voltage was applied to the light-emitting element in this example so that the potential of the first electrode 101 was higher than the potential of the second electrode 103, and the operating characteristics of the light-emitting element were examined. The measurement was performed in a state kept at room temperature (25 ° C.). The results are shown in FIG. 15A shows the result of examining the current density-luminance characteristics, FIG. 15B shows the result of examining the voltage-luminance characteristics, and FIG. 15C shows the results of examining the luminance-current efficiency characteristics. In FIG. 15A, the horizontal axis represents current density (mA / cm 2 ), and the vertical axis represents luminance (cd / m 2 ). In FIG. 15B, the horizontal axis represents voltage (V), and the vertical axis represents luminance (cd / m 2 ). In FIG. 15C, the horizontal axis represents luminance (cd / m 2 ), and the vertical axis represents current efficiency (cd / A). Further, FIG. 16 shows an emission spectrum of the light-emitting element in this example.
これらの結果から本実施例における発光素子は7.2Vの電圧を印加したとき、500cd/m2の輝度で発光することが分かった。また、本実施例の発光素子は、電流効率及び外部量子効率に優れており、500cd/m2における電流効率は3.1cd/Aで、外部量子効率は7.4%であった。 From these results, it was found that the light-emitting element in this example emitted light with a luminance of 500 cd / m 2 when a voltage of 7.2 V was applied. The light-emitting element of this example was excellent in current efficiency and external quantum efficiency. The current efficiency at 500 cd / m 2 was 3.1 cd / A and the external quantum efficiency was 7.4%.
以上のことから、電子注入層にLiを導入することで発光層への電子注入量を向上させ、また、電子輸送層の材料として発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有する材料を選択することで、電流効率及び外部量子効率に優れた発光素子が得られることがわかった。 From the above, the amount of electrons injected into the light emitting layer is improved by introducing Li into the electron injecting layer, and the triplet greater than the triplet excitation energy of the organometallic complex that is the light emitting substance as the material of the electron transporting layer. It was found that a light emitting device having excellent current efficiency and external quantum efficiency can be obtained by selecting a material having excitation energy.
また、本実施例における発光素子は、CIE色度座標が(X,Y)=(0.71,0.29)であり、色純度に優れた赤色発光素子であることがわかった。なお、このCIE色度座標は、NTSC規格を超えるものであり、本発明の発光素子を有する表示装置は色彩豊かな色を表現することが可能である。 In addition, the light-emitting element in this example has a CIE chromaticity coordinate of (X, Y) = (0.71, 0.29), and is found to be a red light-emitting element with excellent color purity. Note that the CIE chromaticity coordinates exceed the NTSC standard, and the display device having the light emitting element of the present invention can express a rich color.
本実施例では、発光層におけるホスト材料を以下のように変えた以外は、実施例6と同様の物質かつ手法を用いて作製した。本実施例では、発光層213におけるホスト材料を、発光物質であるIr(MFpq)2(acac)の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有し、なおかつAlq3より三重項励起エネルギーが大きいCBPを用いた。 In this example, the same material and method as in Example 6 were used except that the host material in the light emitting layer was changed as follows. In this embodiment, the host material in the light-emitting layer 213 has triplet excitation energy larger than the triplet excitation energy of Ir (MFpq) 2 (acac) that is a light-emitting substance, and has triplet excitation energy larger than that of Alq 3. CBP was used.
発光層213は、Ir(MFpq)2(acac)とCBPとを共蒸着によって30nmの膜厚となるように成膜し形成した。ここで、CBPとIr(MFpq)2(acac)との質量比は、1:0.08(=CBP:Ir(MFpq)2(acac))となるようにした。これによって、Ir(MFpq)2(acac)はCBPから成る層中に分散した状態となる。 The light-emitting layer 213 was formed by forming Ir (MFpq) 2 (acac) and CBP to a thickness of 30 nm by co-evaporation. Here, the mass ratio between CBP and Ir (MFpq) 2 (acac) was 1: 0.08 (= CBP: Ir (MFpq) 2 (acac)). As a result, Ir (MFpq) 2 (acac) is dispersed in the layer made of CBP.
以上のようにして作製した発光素子を窒素雰囲下で封止した。その後、第2の電極103の電位よりも第1の電極101の電位の方が高くなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた。なお、測定は室温(25℃)になるように保った状態でおこなった。結果を図15に示す。なお、本実施例においてはホスト材料の違いによる効果をみるため、実施例6における測定結果に併せて本実施例の結果を図15に示している。また、本実施例における発光素子の発光スペクトルを図17に、本実施例及び実施例6の素子構造をまとめたものを表5に示す。
本実施例における発光素子は、500cd/m2の輝度で発光させる際、8.0Vの電圧が必要となり実施例6の発光素子と比べ多少電圧は高い。しかしながら、本実施例の発光素子は、実施例6の発光素子よりさらに電流効率及び外部量子効率が優れており、500cd/m2における電流効率は6.7cd/Aで、外部量子効率は12%であった。 The light emitting element in this example requires a voltage of 8.0 V when emitting light with a luminance of 500 cd / m 2 , and the voltage is somewhat higher than that of the light emitting element of Example 6. However, the light-emitting element of this example is more excellent in current efficiency and external quantum efficiency than the light-emitting element of Example 6, the current efficiency at 500 cd / m 2 is 6.7 cd / A, and the external quantum efficiency is 12%. Met.
以上のことから、発光層のホスト材料として発光物質である有機金属錯体より大きい三重項励起エネルギーを有する材料を選択することで、さらに電流効率及び外部量子効率を向上させることが可能であることがわかった。 From the above, it is possible to further improve the current efficiency and the external quantum efficiency by selecting a material having a triplet excitation energy larger than that of the organometallic complex that is the light-emitting substance as the host material of the light-emitting layer. all right.
また、本実施例における発光素子は、CIE色度座標が(X,Y)=(0.70,0.30)であり、色純度に優れた赤色発光素子であることがわかった。このCIE色度座標は、NTSC規格を超えるものであり、本発明の発光素子を有する表示装置は色彩豊かな色を表現することが可能である。 In addition, the light-emitting element in this example has a CIE chromaticity coordinate of (X, Y) = (0.70, 0.30), and is found to be a red light-emitting element with excellent color purity. The CIE chromaticity coordinates exceed the NTSC standard, and the display device having the light emitting element of the present invention can express a rich color.
本実施例では、発光物質として前述した一般式(7)で表される有機金属錯体の一種である(アセチルアセトナト)ビス[2,3−ビス(4−トリフルオロメチルフェニル)キノキサリナト]イリジウム(III)〔略称:Ir(CF3dpq)2(acac)と示す〕を用いた以外は実施例7と同様の物質かつ手法を用いて発光素子を作製した。なお、Ir(CF3dpq)2(acac)を式(22)に示す。
本実施例における発光素子に対し、第2の電極103の電位よりも第1の電極101の電位の方が高くなるように電圧を印加し、発光素子の動作特性について調べた。なお、測定は室温(25℃)になるように保った状態でおこなった。結果を図18に示す。図18(a)は電流密度−輝度特性について、図18(b)は電圧−輝度特性について、図18(c)は輝度−電流効率特性について調べた結果である。図18(a)において、横軸は電流密度(mA/cm2)を表し、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。図18(b)において、横軸は電圧(V)を表し、縦軸は輝度(cd/m2)を表す。図18(c)において、横軸は輝度(cd/m2)を表し、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、本実施例における発光素子の発光スペクトルを図19に示す。 A voltage was applied to the light-emitting element in this example so that the potential of the first electrode 101 was higher than the potential of the second electrode 103, and the operating characteristics of the light-emitting element were examined. The measurement was performed in a state kept at room temperature (25 ° C.). The results are shown in FIG. FIG. 18A shows the results of the current density-luminance characteristics, FIG. 18B shows the voltage-luminance characteristics, and FIG. 18C shows the brightness-current efficiency characteristics. In FIG. 18A, the horizontal axis represents current density (mA / cm 2 ), and the vertical axis represents luminance (cd / m 2 ). In FIG. 18B, the horizontal axis represents voltage (V), and the vertical axis represents luminance (cd / m 2 ). In FIG. 18C, the horizontal axis represents luminance (cd / m 2 ), and the vertical axis represents current efficiency (cd / A). FIG. 19 shows an emission spectrum of the light-emitting element in this example.
これらの結果から本実施例における発光素子は10.4Vの電圧を印加したとき、500cd/m2の輝度で発光することが分かった。また、本実施例の発光素子は、電流効率及び外部量子効率に優れており、500cd/m2における電流効率は5.3cd/Aで、外部量子効率は10%であった。 From these results, it was found that the light-emitting element in this example emitted light with a luminance of 500 cd / m 2 when a voltage of 10.4 V was applied. In addition, the light-emitting element of this example was excellent in current efficiency and external quantum efficiency. The current efficiency at 500 cd / m 2 was 5.3 cd / A and the external quantum efficiency was 10%.
以上のことから、電子注入層にLiを導入することで発光層への電子注入量を向上させ、また、電子輸送層の材料として発光物質である有機金属錯体の三重項励起エネルギーより大きい三重項励起エネルギーを有する材料を、発光層のホスト材料として発光物質である有機金属錯体より大きい三重項励起エネルギーを有する材料を選択することで、電流効率及び外部量子効率に優れた発光素子が得られることがわかった。 From the above, the amount of electrons injected into the light emitting layer is improved by introducing Li into the electron injecting layer, and the triplet greater than the triplet excitation energy of the organometallic complex that is the light emitting substance as the material of the electron transporting layer. By selecting a material having an excitation energy as a host material of the light emitting layer and having a triplet excitation energy larger than that of the organometallic complex as a light emitting substance, a light emitting device having excellent current efficiency and external quantum efficiency can be obtained. I understood.
また、本実施例における発光素子は、CIE色度座標が(X,Y)=(0.70,0.30)であり、色純度に優れた赤色発光素子であることがわかった。なお、このCIE色度座標は、NTSC規格を超えるものであり、本発明の発光素子を有する表示装置は色彩豊かな色を表現することが可能である。 In addition, the light-emitting element in this example has a CIE chromaticity coordinate of (X, Y) = (0.70, 0.30), and is found to be a red light-emitting element with excellent color purity. Note that the CIE chromaticity coordinates exceed the NTSC standard, and the display device having the light emitting element of the present invention can express a rich color.
本実施例では、図12を用いて本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。なお、図12(A)は、発光装置を示す上面図、図12(B)は図12(A)中A−A’線断面図(A−A’で切断した断面図)である。300は基板、点線で示された301は駆動回路部(ソース側駆動回路)、302は画素部、303は駆動回路部(ゲート側駆動回路)である。また、304は封止基板、305はシール材であり、シール材305で囲まれた内側は、空間306になっている。 In this example, a light-emitting device having the light-emitting element of the present invention will be described with reference to FIG. 12A is a top view of the light-emitting device, and FIG. 12B is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ in FIG. 12A (a cross-sectional view cut along A-A ′). Reference numeral 300 denotes a substrate, 301 a drive circuit portion (source side drive circuit) indicated by a dotted line, 302 a pixel portion, and 303 a drive circuit portion (gate side drive circuit). Reference numeral 304 denotes a sealing substrate, 305 denotes a sealing material, and the inside surrounded by the sealing material 305 is a space 306.
なお、307は、ソース側駆動回路301およびゲート側駆動回路303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)308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しか図示していないが、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。本発明の発光装置には、発光装置本体だけの場合はもちろん、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。 Note that reference numeral 307 denotes wiring for transmitting signals input to the source side driver circuit 301 and the gate side driver circuit 303, and a video signal, a clock signal, and a start signal from an FPC (flexible printed circuit) 308 serving as an external input terminal. Receive signals, reset signals, etc. Although only the FPC is shown here, a printed wiring board (PWB) may be attached to the FPC. The light emitting device of the present invention includes not only the light emitting device main body but also a state in which an FPC or PWB is attached thereto.
次に、断面構造について図12(B)を用いて説明する。基板300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、駆動回路部の一つであるソース側駆動回路301と、画素部302が示されている。 Next, a cross-sectional structure will be described with reference to FIG. A driver circuit portion and a pixel portion are formed over the substrate 300. Here, a source side driver circuit 301 which is one of the driver circuit portions and a pixel portion 302 are shown.
なお、ソース側駆動回路301はnチャネル型TFT323とpチャネル型TFT324とを組み合わせたCMOS回路が形成される。また、TFTにより構成される駆動回路は、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しているが、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。 Note that the source side driver circuit 301 is formed with a CMOS circuit in which an n-channel TFT 323 and a p-channel TFT 324 are combined. Further, the driving circuit constituted by TFTs may be formed by a known CMOS circuit, PMOS circuit or NMOS circuit. In this embodiment, a driver integrated type in which a drive circuit is formed on a substrate is shown. However, this is not always necessary, and the driver circuit may be formed outside the substrate.
また、画素部302はスイッチング用TFT311と、電流制御用TFT312と、そのドレインに電気的に接続された第1の電極313とを含む複数の画素により形成される。なお、第1の電極313の端部を覆って絶縁物314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。 The pixel portion 302 is formed of a plurality of pixels including a switching TFT 311, a current control TFT 312, and a first electrode 313 electrically connected to the drain thereof. Note that an insulator 314 is formed so as to cover an end portion of the first electrode 313. Here, a positive photosensitive acrylic resin film is used.
また、後に形成される発光物質を含む層316の成膜を良好なものとするため、絶縁物314の上端部または下端部が曲率を有する曲面となるように形成することが好ましい。例えば、絶縁物314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314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314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314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。 In order to improve the formation of the layer 316 containing a light-emitting substance to be formed later, the insulator 314 is preferably formed so that an upper end portion or a lower end portion thereof has a curved surface having a curvature. For example, in the case where positive photosensitive acrylic is used as the material of the insulator 314, it is preferable that only the upper end portion of the insulator 314 has a curved surface having a curvature radius (0.2 μm to 3 μm). As the insulator 314, either a negative type that becomes insoluble in an etchant by photosensitive light or a positive type that becomes soluble in an etchant by light can be used. Furthermore, the material of the insulator 314 is not limited to an organic material, and an inorganic material can be used. For example, silicon oxide, silicon oxynitride, or the like can be used.
また、第1の電極313上には、発光物質を含む層316、および第2の電極317がそれぞれ形成されている。 Further, a layer 316 containing a light-emitting substance and a second electrode 317 are formed over the first electrode 313.
発光物質を含む層316は、蒸着法、または塗布法などによって形成される。発光物質を含む層316は、上記実施の形態または実施例に示したように、少なくとも前記一般式(1)〜(4)で表される構造を有する有機金属錯体及び前記一般式(5)〜(8)で表される有機金属錯体のうちの少なくとも1つを有する発光層と、有機化合物と前記化合物に対して電子供与性を示す物質とを有する電子注入層または前記有機金属錯体より高い三重項励起エネルギーを有する電子輸送層、ホスト材料もしくはホール輸送層とを有していれば、その他の層の積層構造については特に限定されず、適宜選択することができる。 The layer 316 containing a light-emitting substance is formed by an evaporation method, a coating method, or the like. The layer 316 containing a light-emitting substance is formed using at least the organometallic complex having the structure represented by the general formulas (1) to (4) and the general formula (5) to the general formula (5) to the above-described embodiment or example. A light emitting layer having at least one of the organometallic complexes represented by (8), an electron injection layer having an organic compound and a substance exhibiting an electron donating property to the compound, or a triple higher than the organometallic complex As long as it has an electron transport layer having a term excitation energy, a host material, or a hole transport layer, the laminated structure of other layers is not particularly limited and can be appropriately selected.
また、陽極として機能する第1の電極313、発光物質を含む層316、及び陰極として機能する第2の電極317は、実施の形態1に記載した各々の材料を適宜選択して用いることができる。 For the first electrode 313 functioning as an anode, the layer 316 containing a light-emitting substance, and the second electrode 317 functioning as a cathode, each material described in Embodiment 1 can be selected as appropriate. .
さらに、シール材305で封止基板304を基板300と貼り合わせることにより、基板300、封止基板304、およびシール材305で囲まれた空間306に第1の電極313と発光物質を含む層316と第2の電極317とを有する発光素子318が備えられた構造になっている。なお、空間306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305で充填される構成も含むものとする。 Further, the sealing substrate 304 is attached to the substrate 300 with the sealant 305, whereby the first electrode 313 and the layer 316 containing a light-emitting substance in the space 306 surrounded by the substrate 300, the sealing substrate 304, and the sealant 305. The light emitting element 318 having the second electrode 317 and the second electrode 317 is provided. Note that the space 306 includes a structure filled with a sealant 305 in addition to a case where the space 306 is filled with an inert gas (such as nitrogen or argon).
なお、シール材305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304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。 Note that an epoxy-based resin is preferably used for the sealant 305. Moreover, it is desirable that these materials are materials that do not transmit moisture and oxygen as much as possible. In addition to a glass substrate or a quartz substrate, a plastic substrate made of FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF (polyvinyl fluoride), Mylar, polyester, acrylic, or the like can be used as a material used for the sealing substrate 304.
高い発光効率かつ優れた色純度を示す本発明の発光素子を用いることで、より多くの色を発光できる色彩豊かな表示装置を得ることができる。 By using the light-emitting element of the present invention that exhibits high luminous efficiency and excellent color purity, a colorful display device that can emit more colors can be obtained.
本形態は実施の形態1及び2、実施例1乃至8のいずれかと適宜組み合わせることが可能である。 This embodiment can be appropriately combined with any of Embodiment Modes 1 and 2 and Examples 1 to 8.
また、本発明は上記の実施例に限定されるものではない。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments.
本実施例では、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。本発明を適用した発光装置は高い発光効率かつ優れた色純度を示す赤色発光素子を用いているため色彩豊かな発光を可能とすることができる。 In this example, various electric appliances completed using a light-emitting device having the light-emitting element of the present invention will be described. Since the light-emitting device to which the present invention is applied uses a red light-emitting element that exhibits high light emission efficiency and excellent color purity, light emission with rich colors can be achieved.
本発明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、デジタルカメラなどのカメラ、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、携帯電話器、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多用途ディスク(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〕などが挙げられる。電気器具のいくつかの具体例を図13により説明する。本発明の発光装置を用いた電気器具はこれら例示の具体例に限定されない。 As an electric appliance manufactured using a light-emitting device formed using the present invention, a camera such as a television, a video camera, or a digital camera, a goggle-type display (head-mounted display), a navigation system, a sound reproduction device (car audio) , Audio components, etc.), notebook personal computers, game machines, portable information terminals (mobile computers, cellular phones, portable game machines, electronic books, etc.), and image playback devices (specifically digital And a device equipped with a display device capable of reproducing a recording medium such as a use disc (DVD) and displaying the image thereof. Some specific examples of the electric appliance will be described with reference to FIG. The electric appliance using the light emitting device of the present invention is not limited to these specific examples.
図13(A)は表示装置であり、筐体400、支持台401、表示部402、スピーカー部403、ビデオ入力端子404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402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。 FIG. 13A illustrates a display device, which includes a housing 400, a support base 401, a display portion 402, a speaker portion 403, a video input terminal 404, and the like. The display device 402 is manufactured using a light-emitting device formed using the present invention. The display device includes all information display devices such as a personal computer, a TV broadcast reception, and an advertisement display.
表示部402には本発明の発光素子が設けられている。当該発光素子が有する発光物質を含む層は、少なくとも前記一般式(1)〜(4)で表される構造を有する有機金属錯体及び前記一般式(5)〜(8)で表される有機金属錯体のうちの少なくとも1つを有する発光層と、有機化合物と前記化合物に対して電子供与性を示す物質とを有する電子注入層または前記有機金属錯体より高い三重項励起エネルギーを有する電子輸送層、ホスト材料もしくはホール輸送層とを含んでいる。本発明の発光素子を用いることで、色彩豊かな表示装置を得ることができる。 The display portion 402 is provided with the light emitting element of the present invention. The layer containing a light-emitting substance included in the light-emitting element includes at least an organometallic complex having a structure represented by the general formulas (1) to (4) and an organometallic represented by the general formulas (5) to (8). An electron-injecting layer having a light-emitting layer having at least one of complexes, an organic compound and a substance exhibiting an electron donating property to the compound, or an electron-transporting layer having higher triplet excitation energy than the organometallic complex; Host material or hole transport layer. By using the light-emitting element of the present invention, a colorful display device can be obtained.
図13(B)はノート型パーソナルコンピュータであり、本体500、筐体501、表示部502、キーボード503、外部接続ポート504、ポインティングマウス505等を含む。 FIG. 13B illustrates a laptop personal computer, which includes a main body 500, a housing 501, a display portion 502, a keyboard 503, an external connection port 504, a pointing mouse 505, and the like.
表示部502には本発明の発光素子が設けられている。当該発光素子が有する発光物質を含む層は、少なくとも前記一般式(1)〜(4)で表される構造を有する有機金属錯体及び前記一般式(5)〜(8)で表される有機金属錯体のうちの少なくとも1つを有する発光層と、有機化合物と前記化合物に対して電子供与性を示す物質とを有する電子注入層または前記有機金属錯体より高い三重項励起エネルギーを有する電子輸送層、ホスト材料もしくはホール輸送層とを含んでいる。本発明の発光素子を用いることで、色彩豊かに表示することができるパーソナルコンピューターを得ることができる。 The display portion 502 is provided with the light-emitting element of the present invention. The layer containing a light-emitting substance included in the light-emitting element includes at least an organometallic complex having a structure represented by the general formulas (1) to (4) and an organometallic represented by the general formulas (5) to (8). An electron-injecting layer having a light-emitting layer having at least one of complexes, an organic compound and a substance exhibiting an electron donating property to the compound, or an electron-transporting layer having higher triplet excitation energy than the organometallic complex; Host material or hole transport layer. By using the light-emitting element of the present invention, a personal computer that can display rich colors can be obtained.
図13(C)はビデオカメラであり、本体600、表示部601、筐体602、外部接続ポート603、リモコン受信部604、受像部605、バッテリー606、音声入力部607、操作キー608、接眼部609等を含む。 FIG. 13C illustrates a video camera, which includes a main body 600, a display portion 601, a housing 602, an external connection port 603, a remote control receiving portion 604, an image receiving portion 605, a battery 606, an audio input portion 607, operation keys 608, an eyepiece. Part 609 and the like.
表示部601には本発明の発光素子が設けられている。当該発光素子が有する発光物質を含む層は、少なくとも前記一般式(1)〜(4)で表される構造を有する有機金属錯体及び前記一般式(5)〜(8)で表される有機金属錯体のうちの少なくとも1つを有する発光層と、有機化合物と前記化合物に対して電子供与性を示す物質とを有する電子注入層または前記有機金属錯体より高い三重項励起エネルギーを有する電子輸送層、ホスト材料もしくはホール輸送層とを含んでいる。本発明の発光素子を用いることで、色彩豊かな表示部を有するビデオカメラを得ることができる。 The display portion 601 is provided with the light-emitting element of the present invention. The layer containing a light-emitting substance included in the light-emitting element includes at least an organometallic complex having a structure represented by the general formulas (1) to (4) and an organometallic represented by the general formulas (5) to (8). An electron-injecting layer having a light-emitting layer having at least one of complexes, an organic compound and a substance exhibiting an electron donating property to the compound, or an electron-transporting layer having higher triplet excitation energy than the organometallic complex; Host material or hole transport layer. By using the light-emitting element of the present invention, a video camera having a colorful display portion can be obtained.
また、図13(D)は携帯電話機であり、本体700、筐体701、表示部702、音声入力部703、音声出力部704、操作キー705、外部接続ポート706、アンテナ707等を含む。 FIG. 13D shows a cellular phone, which includes a main body 700, a housing 701, a display portion 702, a voice input portion 703, a voice output portion 704, operation keys 705, an external connection port 706, an antenna 707, and the like.
表示部702には本発明の発光素子が設けられている。当該発光素子が有する発光物質を含む層は、少なくとも前記一般式(1)〜(4)で表される構造を有する有機金属錯体及び前記一般式(5)〜(8)で表される有機金属錯体のうちの少なくとも1つを有する発光層と、有機化合物と前記化合物に対して電子供与性を示す物質とを有する電子注入層または前記有機金属錯体より高い三重項励起エネルギーを有する電子輸送層、ホスト材料もしくはホール輸送層とを含んでいる。本発明の発光素子を用いることで、色彩豊かな表示部を有する携帯電話機を得ることができる。 The display portion 702 is provided with the light-emitting element of the present invention. The layer containing a light-emitting substance included in the light-emitting element includes at least an organometallic complex having a structure represented by the general formulas (1) to (4) and an organometallic represented by the general formulas (5) to (8). An electron-injecting layer having a light-emitting layer having at least one of complexes, an organic compound and a substance exhibiting an electron donating property to the compound, or an electron-transporting layer having higher triplet excitation energy than the organometallic complex; Host material or hole transport layer. By using the light-emitting element of the present invention, a mobile phone having a colorful display portion can be obtained.
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の表示装置に用いることが可能である。また、本実施例の電子機器は実施の形態1及び2並びに実施例1乃至9のいずれかの構成と適宜組み合わせることが可能である。 As described above, the applicable range of the present invention is extremely wide and can be used for display devices in various fields. In addition, the electronic device of this example can be appropriately combined with any one of Embodiments 1 and 2 and Examples 1 to 9.
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 ホール注入層
112 ホール輸送層
113 発光層
114 電子輸送層
115 電子注入層
202 発光物質を含む層
212 ホール輸送層
213 発光層
214 電子輸送層
215 電子注入層
300 基板
301 ソース側駆動回路部
302 画素部
303 ゲート側駆動回路部
304 封止基板
305 シール材
306 空間
307 配線
308 FPC
311 スイッチング用TFT
312 電流制御用TFT
313 第1の電極
314 絶縁物
316 発光物質を含む層
317 第2の電極
318 発光素子
323 nチャネル型TFT
324 pチャネル型TFT
400 筐体
401 支持台
402 表示部
403 スピーカー部
404 ビデオ入力端子
500 本体
501 筐体
502 表示部
503 キーボード
504 外部接続ポート
505 ポインティングマウス
600 本体
601 表示部
602 筐体
603 外部接続ポート
604 リモコン受信部
605 受像部
606 バッテリー
607 音声入力部
608 操作キー
609 接眼部
700 本体
701 筐体
702 表示部
703 音声入力部
704 音声出力部
705 操作キー
706 外部接続ポート
707 アンテナ
100 substrate 101 first electrode 102 layer 103 containing luminescent material second electrode 111 hole injection layer 112 hole transport layer 113 light emitting layer 114 electron transport layer 115 electron injection layer 202 layer 212 containing luminescent material hole transport layer 213 light emitting layer 214 Electron transport layer 215 Electron injection layer 300 Substrate 301 Source side driver circuit portion 302 Pixel portion 303 Gate side driver circuit portion 304 Sealing substrate 305 Sealant 306 Space 307 Wiring 308 FPC
311 TFT for switching
312 Current control TFT
313 First electrode 314 Insulator 316 Layer containing light-emitting substance 317 Second electrode 318 Light-emitting element 323 n-channel TFT
324 p-channel TFT
400 Housing 401 Support base 402 Display unit 403 Speaker unit 404 Video input terminal 500 Main body 501 Housing 502 Display unit 503 Keyboard 504 External connection port 505 Pointing mouse 600 Main body 601 Display unit 602 Housing 603 External connection port 604 Remote control receiving unit 605 Image receiving unit 606 Battery 607 Audio input unit 608 Operation key 609 Eyepiece 700 Main body 701 Case 702 Display unit 703 Audio input unit 704 Audio output unit 705 Operation key 706 External connection port 707 Antenna
Claims (10)
前記発光層は下記一般式(2)で表される有機金属錯体を有し、
前記電子注入層は、有機化合物と、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類ハロゲン化物、アルカリ金属酸化物、またはアルカリ金属錯体のいずれかの物質を有することを特徴とする発光素子。
(式中、R1〜R5は水素、ハロゲン元素、アシル基、アルキル基、アルコキシル基、アリール基、シアノ基、複素環基のいずれかを表す。またArはハロゲン基、ハロアルキル基、シアノ基のいずれか一の置換基を有するアリール基またはハロゲン基、ハロアルキル基、シアノ基のいずれか一の置換基を有する複素環基を表す。また、Mは第9族元素または第10族元素を表し、前記Mが第9族元素の場合はn=2、第10族元素の場合はn=1となる。Lはアニオン性の配位子を表す。) A hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a second electrode, which are sequentially stacked on the first electrode;
The light emitting layer has an organometallic complex represented by the following general formula (2),
The electron injection layer includes an organic compound and any one of an alkali metal, an alkaline earth metal, an alkali metal halide, an alkaline earth halide, an alkali metal oxide, and an alkali metal complex. Light emitting element.
(In the formula, R 1 to R 5 represent hydrogen, a halogen element, an acyl group, an alkyl group, an alkoxyl group, an aryl group, a cyano group, or a heterocyclic group. Ar represents a halogen group, a haloalkyl group, or a cyano group. Represents an aryl group having any one of the above substituents or a heterocyclic group having any one of a halogen group, a haloalkyl group, and a cyano group , and M represents a Group 9 element or a Group 10 element. When M is a group 9 element, n = 2, and when it is a group 10 element, n = 1. L represents an anionic ligand.)
前記アニオン性の配位子Lが、下記式(3)〜(9)のいずれかで表される配位子であることを特徴とする発光素子。
The light-emitting element, wherein the anionic ligand L is a ligand represented by any of the following formulas (3) to (9).
前記アニオン性の配位子Lが、ベータジケトン構造を有するアニオン性の配位子、カルボキシル基を有するアニオン性の二座配位子またはフェノ−ル性水酸基を有するアニオン性の二座配位子であることを特徴とする発光素子。 In claim 1,
The anionic ligand L is an anionic ligand having a beta diketone structure, an anionic bidentate ligand having a carboxyl group, or an anionic bidentate ligand having a phenolic hydroxyl group. A light emitting element characterized by the above.
外部量子効率5%以上かつCIE色度座標X≧0.7、Y≦0.3であることを特徴とする発光素子。 In any one of Claims 1 thru | or 3 ,
A light emitting device having an external quantum efficiency of 5% or more and CIE chromaticity coordinates X ≧ 0.7 and Y ≦ 0.3.
電流効率が2.0cd/A以上かつCIE色度座標X≧0.7、Y≦0.3であることを特徴とする発光素子。 In any one of Claims 1 thru | or 3 ,
A light-emitting element having a current efficiency of 2.0 cd / A or more and CIE chromaticity coordinates X ≧ 0.7 and Y ≦ 0.3.
前記電子注入層は、有機化合物と、Li、Mg、Csのいずれかの金属と、を有することを特徴とする発光素子。The light-emitting element, wherein the electron injection layer includes an organic compound and any one of Li, Mg, and Cs.
前記電子輸送層は、前記有機金属錯体の三重項励起エネルギーよりも高い三重項励起エネルギーを有することを特徴とする発光素子。 In any one of Claims 1 thru | or 6 ,
The light-emitting element, wherein the electron transport layer has triplet excitation energy higher than triplet excitation energy of the organometallic complex.
前記ホール輸送層は、前記有機金属錯体の三重項励起エネルギーよりも高い三重項励起エネルギーを有することを特徴とする発光素子。 In any one of Claims 1 thru | or 7 ,
The light-emitting element, wherein the hole transport layer has triplet excitation energy higher than triplet excitation energy of the organometallic complex.
前記発光層は、前記有機金属錯体の三重項励起エネルギーよりも高い三重項励起エネルギーを有するホスト材料を有することを特徴とする発光素子。 In any one of Claims 1 thru | or 8 ,
The light emitting layer includes a host material having a triplet excitation energy higher than a triplet excitation energy of the organometallic complex.
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