JP4996542B2 - 有機金属錯体、発光材料、発光素子、及び発光装置 - Google Patents

有機金属錯体、発光材料、発光素子、及び発光装置 Download PDF

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Description

本発明は、有機金属錯体に関する。また、当該有機金属錯体を用いた発光材料、発光素子、発光装置及び電子機器に関する。
有機化合物は、光を吸収することで励起状態となる。そして、この励起状態を経由することにより、種々の反応(光化学反応)を起こす場合や発光(ルミネッセンス)を生じる場合があり、様々な応用がなされている。
光化学反応の一例として、一重項酸素の不飽和有機分子との反応(酸素付加)がある(例えば、非特許文献1参照)。酸素分子は基底状態が三重項状態であるため、一重項状態の酸素(一重項酸素)は直接の光励起では生成しない。しかしながら、他の三重項励起分子の存在下においては一重項酸素が生成し、酸素付加反応に至ることができる。この時、三重項励起分子を形成できる化合物は、光増感剤と呼ばれる。
このように、一重項酸素を生成するためには、三重項励起分子を光励起により形成できる光増感剤が必要である。しかしながら、通常の有機化合物は基底状態が一重項状態であるため、三重項励起状態への光励起は禁制遷移となり、三重項励起分子は生じにくい。したがって、このような光増感剤としては、一重項励起状態から三重項励起状態への項間交差を起こしやすい化合物(あるいは、直接三重項励起状態へ光励起されるという禁制遷移を許容する化合物)が求められている。言い換えれば、そのような化合物は光増感剤としての利用が可能であり、有益と言える。
また、そのような化合物は、しばしば燐光を放出することがある。燐光とは多重度の異なるエネルギー間の遷移によって生じる発光のことであり、通常の有機化合物では三重項励起状態から一重項基底状態へ戻る際に生じる発光のことをさす(これに対し、一重項励起状態から一重項基底状態へ戻る際の発光は、蛍光と呼ばれる)。燐光を放出できる化合物、すなわち三重項励起状態を発光に変換できる化合物(以下、燐光性化合物と称す)の応用分野としては、有機化合物を発光物質とする発光素子が挙げられる。
この発光素子の構成は、電極間に発光物質である有機化合物を含む発光層を設けただけの単純な構造であり、薄型軽量・高速応答性・直流低電圧駆動などの特性から、次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されている。また、この発光素子を用いたディスプレイは、コントラストや画質に優れ、視野角が広いという特徴も有している。
有機化合物を発光物質とする発光素子の発光機構は、キャリア注入型である。すなわち、電極間に発光層を挟んで電圧を印加することにより、電極から注入された電子およびホールが再結合して発光物質が励起状態となり、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。そして、励起状態の種類としては、先に述べた光励起の場合と同様、一重項励起状態(S)と三重項励起状態(T)が可能である。また、発光素子におけるその統計的な生成比率は、S:T=1:3であると考えられている。
一重項励起状態を発光に変換する化合物(以下、蛍光性化合物と称す)は室温において、三重項励起状態からの発光(燐光)は観測されず、一重項励起状態からの発光(蛍光)のみが観測される。したがって、蛍光性化合物を用いた発光素子における内部量子効率(注入したキャリアに対して発生するフォトンの割合)の理論的限界は、S:T=1:3であることを根拠に25%とされている。
一方、上述した燐光性化合物を用いれば、内部量子効率は75〜100%にまで理論上は可能となる。つまり、蛍光性化合物に比べて3〜4倍の発光効率が可能となる。このような理由から、高効率な発光素子を実現するために、燐光性化合物を用いた発光素子の開発が近年盛んに行われている(例えば、非特許文献2参照)。特に、燐光性化合物としては、その燐光量子収率の高さゆえに、イリジウム等を中心金属とする有機金属錯体が注目されている。
非特許文献2で開示されているような有機金属錯体は、項間交差を起こしやすいため光増感剤としての利用などが期待できる。また、三重項励起状態からの発光(燐光)を生じやすいため、発光素子へ応用することにより、高効率な発光素子が期待される。
井上晴夫、外3名、基礎化学コース 光化学I(丸善株式会社)、106−110 Zhang、Guo−Lin、外5名、Gaodeng Xuexiao Huaxue Xuebao(2004)、vol.25、No.3、397−400
ある化学物質を発光物質として発光素子を作製する際、当該発光素子の特性は発光物質の特性のみに依存する訳ではなく、他に用いられる様々な材料の特性及びそれらの材料の相性が大きな影響を及ぼすことが知られている。そのため、ほぼ同じ発光色を有する材料であっても、構造や性質の異なるバリエーションに飛んだ材料展開を行うことが、この分野における今後の発展には必要不可欠である。
一方で、発光色のバリエーションも重要である。発光素子を用いてフルカラーの発光装置は、赤、青、緑といった光の三原色をそれぞれ得ることにより作製することができる。そのため、発光物質の開発においては、赤、青、緑それぞれの発光色において構造や性質の異なるバリエーションに飛んだ材料展開を行うことが必要となる。
以上のことから、本発明では、光の三原色の一つである緑色の燐光材料のバリエーションを増やすべく、緑色の燐光を呈する新規な有機金属錯体を提供することを課題とする。また、発光効率が高く、且つ緑色の燐光を呈する新規な有機金属錯体を提供することを課題とする。また、当該有機金属錯体を含む発光材料を提供することを課題とする。また、当該有機金属錯体を含む発光素子を提供することを課題とする。また、当該有機金属錯体を発光物質として含む発光素子を提供することを課題とする。また、前述の発光素子を有する発光装置を提供することを課題とする。また、前述の発光素子を有する電子機器を提供することを課題とする。
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、下記一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体が、第9族元素または第10族元素の金属イオンに対してオルトメタル化することにより、有機金属錯体を形成出来ることを見いだした。また、一般式(G0)がオルトメタル化した構造を有する有機金属錯体が項間交差を起こしやすく、緑色の燐光を発することが可能であることを見いだした。
Figure 0004996542
(但し、式中Rは炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中R及びRは水素または炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中R〜Rは電子吸引性の置換基、水素及び炭素数1〜4のアルキル基のいずれかを表す。但し、式中R〜Rのうち少なくとも1つは電子吸引性の置換基を表す。)
したがって、本発明の一は、下記一般式(G1)で表される構造を有する有機金属錯体である。
Figure 0004996542
(但し、式中Rは炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中R及びRは水素または炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中R〜Rは電子吸引性の置換基、水素及び炭素数1〜4のアルキル基のいずれかを表す。但し、式中R〜Rのうち少なくとも1つは電子吸引性の置換基を表す。また、Mは中心金属であり、第9族元素、または第10族元素のいずれかを表す。)
上記一般式(G1)で表される構造を有する有機金属錯体は、緑色の燐光を発することができる有機金属錯体である。また、発光効率の良好な有機金属錯体である。
また、本発明の一は、下記一般式(G2)で表される構造を有する有機金属錯体である。
Figure 0004996542
(式中Rは炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中Rは水素または炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中R〜Rは電子吸引性の置換基、水素及び炭素数1〜4のアルキル基のいずれかを表す。但し、式中R〜Rのうち少なくとも1つは電子吸引性の置換基を表す。また、Mは中心金属であり、第9族元素、または第10族元素のいずれかを表す。)
ここで、一般式(G2)で表される構造を有する有機金属錯体は、上述した一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体においてRが水素であるフェニルピラジン誘導体がオルトメタル化することによって合成される。上述した一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体においてRが水素であるフェニルピラジン誘導体は立体障害が小さいため金属にオルトメタル化しやすいことから、一般式(G2)で表される構造を有する有機金属錯体は合成の収率の観点で好ましい構成である。
上記一般式(G2)で表される構造を有する有機金属錯体は、緑色の燐光を発することができる有機金属錯体である。また、発光効率の良好な有機金属錯体である。さらに、当該有機金属錯体は合成の収率が良好な有機金属錯体である。
また、本発明の一は、下記一般式(G3)で表される構造を有する有機金属錯体である。
Figure 0004996542
(ただし、式中Rは炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中Rは炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中R〜Rは電子吸引性の置換基、水素及び炭素数1〜4のアルキル基のいずれかを表す。但し、式中R〜Rのうち少なくとも1つは電子吸引性の置換基を表す。また、Mは中心金属であり、第9族元素、または第10族元素のいずれかを表す。)
ここで、一般式(G3)で表される構造を有する有機金属錯体は、上述した一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体においてRが水素であるフェニルピラジン誘導体がオルトメタル化することによって合成される。上述した一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体においてRが水素であるフェニルピラジン誘導体は立体障害が小さいため金属にオルトメタル化しやすいことから、一般式(G3)で表される構造を有する有機金属錯体は合成の収率の観点で好ましい構成である。また、一般式(G3)で表される構造を有する有機金属錯体はRがアルキル基であることから、ピラジン誘導体の化学的安定性が向上するため、合成の収率の観点からさらに好ましい構成である。
上記一般式(G3)で表される構造を有する有機金属錯体は、緑色の燐光を発することができる有機金属錯体である。また、発光効率の良好な有機金属錯体である。また、当該有機金属錯体は収率良く合成することができるため好ましい構成である。
また、本発明の一は、下記一般式(G4)で表される構造を有する有機金属錯体である。
Figure 0004996542
(ただし、式中Rは炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中Rは炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中R〜Rはフルオロ基、トリフルオロメチル基、水素及び炭素数1〜4のアルキル基のいずれかを表す。但し、式中R〜Rのうち少なくとも1つはフルオロ基又はトリフルオロメチル基を表す。また、Mは中心金属であり、第9族元素、または第10族元素のいずれかを表す。)
ここで、一般式(G4)で表される構造を有する有機金属錯体は、上述した一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体においてRが水素であるフェニルピラジン誘導体がオルトメタル化することによって合成される。上述した一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体においてRが水素であるフェニルピラジン誘導体は立体障害が小さいため金属にオルトメタル化しやすいことから、一般式(G4)で表される構造を有する有機金属錯体は合成の収率の観点で好ましい構成である。また、一般式(G4)で表される構造を有する有機金属錯体はRがアルキル基であることから、ピラジン誘導体の安定性が向上するため合成の収率の観点においてさらに好ましい構成である。また、式中R〜Rのうち少なくとも1つがフルオロ基又はトリフルオロメチル基であることは、一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体の合成が容易である上に、一般式(G4)で表される有機金属錯体が効率よく発光するため、好ましい構成である。
上記一般式(G4)で表される構造を有する有機金属錯体は、緑色の燐光を発することができる有機金属錯体である。また、発光効率の良好な有機金属錯体である。また、当該有機金属錯体は収率良く合成することができるため好ましい構成である。また、当該有機金属錯体は合成が容易な上、効率良く発光する。
また、本発明の一は、下記一般式(G5)で表される構造を有する有機金属錯体である。
Figure 0004996542
(ただし、式中R及びRは炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中Rはフルオロ基又はトリフルオロメチル基を表す。また、Mは中心金属であり、第9族元素、または第10族元素のいずれかを表す。)
ここで、一般式(G5)で表される構造を有する有機金属錯体は、上述した一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体においてRが水素であるフェニルピラジン誘導体がオルトメタル化することによって合成される。上述した一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体においてRが水素であるフェニルピラジン誘導体は立体障害が小さいため金属にオルトメタル化しやすいことから、一般式(G5)で表される構造を有する有機金属錯体は合成の収率の観点で好ましい構成である。また、一般式(G5)で表される構造を有する有機金属錯体はRがアルキル基であることからピラジン誘導体の安定性が向上するため合成の収率の観点においてさらに好ましい構成である。また、式中Rがフルオロ基又はトリフルオロメチル基であることは、一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体の合成が容易である上に、一般式(G5)で表される有機金属錯体が効率よく発光するため、好ましい構成である好ましい構成である。またRの位置に電子吸引性の置換基があることによって、無置換のものと比較し有機金属錯体の発光波長が大きくブルーシフトし、色度の良い緑が得られる。
上記一般式(G5)で表される構造を有する有機金属錯体は、緑色の燐光を発することができる有機金属錯体である。また、発光効率の良好な有機金属錯体である。また、当該有機金属錯体は、収率良く合成することができるため好ましい構成である。また、当該有機金属錯体は合成が容易な上、効率良く発光する有機金属錯体である。また、色度の良い緑色の燐光を発する有機金属錯体である。
また、本発明の一は、下記一般式(G6)で表される構造を有する有機金属錯体である。
Figure 0004996542
(ただし、式中R及びRは炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中R及びRはフルオロ基又はトリフルオロメチル基を表し、R及びRは同じであっても異なっていても良い。また、Mは中心金属であり、第9族元素、または第10族元素のいずれかを表す。)
ここで、一般式(G6)で表される構造を有する有機金属錯体は、上述した一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体においてRが水素であるフェニルピラジン誘導体がオルトメタル化することによって合成される。上述した一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体においてRが水素であるフェニルピラジン誘導体は立体障害が小さいため金属にオルトメタル化しやすいことから、一般式(G6)で表される構造を有する有機金属錯体は合成の収率の観点で好ましい構成である。また、一般式(G6)で表される構造を有する有機金属錯体はRがアルキル基であることから、ピラジン誘導体の安定性が向上するため合成の収率の観点からさらに好ましい構成である。また、式中R、Rがフルオロ基又はトリフルオロメチル基であることは、一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体の合成が容易である上に、一般式(G6)で表される有機金属錯体が効率よく発光するため、好ましい構成である。また、R及びRの位置に電子吸引性の置換基があることによって、無置換のものと比較し有機金属錯体の発光波長が大きくブルーシフトし、色度の良い緑が得られる。
上記一般式(G6)で表される構造を有する有機金属錯体は、緑色の燐光を発することができる有機金属錯体である。また、発光効率の良好な有機金属錯体である。また、収率良く合成することができるため好ましい構成である。また、当該有機金属錯体は合成が容易な上、効率良く発光する有機金属錯体である。また、色度の良い緑色の燐光を発する有機金属錯体である。
また、上記一般式(G1)で表される構造を有する有機金属錯体のうち、下記一般式(G7)で表される有機金属錯体は、合成が容易であるため好ましい構成である。従って本発明の一は、下記一般式(G7)で表される有機金属錯体である。
Figure 0004996542
(但し、式中Rは炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中R及びRは水素または炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中R〜Rは電子吸引性の置換基、水素及び炭素数1〜4のアルキル基のいずれかを表す。但し、式中R〜Rのうち少なくとも1つは電子吸引性の置換基を表す。また、Mは中心金属であり、第9族元素、または第10族元素のいずれかを表す。また、Lはモノアニオン性の配位子を表す。また、nは前記中心金属が第9族元素である場合には2であり、第10族元素である場合には1である。)
上記一般式G7で表される有機金属錯体は、緑色の燐光を発することができる有機金属錯体である。また、発光効率の良好な有機金属錯体である。また、容易に合成することができるため、このましい構成である。
また、上記一般式(G2)で表される構造を有する有機金属錯体のうち、下記一般式(G8)で表される有機金属錯体は合成が容易であるため、好ましい構成である。従って、本発明の一は、下記一般式(G8)で表される有機金属錯体である。
Figure 0004996542
(式中Rは炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中Rは水素または炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中R〜Rは電子吸引性の置換基、水素及び炭素数1〜4のアルキル基のいずれかを表す。但し、式中R〜Rのうち少なくとも1つは電子吸引性の置換基を表す。また、Mは中心金属であり、第9族元素、または第10族元素のいずれかを表す。また、Lはモノアニオン性の配位子を表す。また、nは前記中心金属が第9族元素である場合には2であり、第10族元素である場合には1である。)
ここで、一般式(G8)で表される有機金属錯体は、上述した一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体においてRが水素であるフェニルピラジン誘導体がオルトメタル化することによって合成される。上述した一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体においてRが水素であるフェニルピラジン誘導体は立体障害が小さいため金属にオルトメタル化しやすいことから、一般式(G8)で表される有機金属錯体は合成の収率の観点で好ましい構成である。
上記一般式(G8)で表される有機金属錯体は、緑色の燐光を発することができる有機金属錯体である。また、発光効率の良好な有機金属錯体である。さらに、当該有機金属錯体は合成の収率が良好な有機金属錯体である。また、容易に合成することができるため、好ましい構成である。
また、上記一般式(G3)で表される構造を有する有機金属錯体のうち、下記一般式(G9)で表される有機金属錯体は合成が容易であるため、好ましい構成である。従って、本発明の一は、下記一般式(G9)で表される有機金属錯体である。
Figure 0004996542
(ただし、式中Rは炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中Rは炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中R〜Rは電子吸引性の置換基、水素及び炭素数1〜4のアルキル基のいずれかを表す。但し、式中R〜Rのうち少なくとも1つは電子吸引性の置換基を表す。また、Mは中心金属であり、第9族元素、または第10族元素のいずれかを表す。また、Lはモノアニオン性の配位子を表す。また、nは前記中心金属が第9族元素である場合には2であり、第10族元素である場合には1である。)
ここで、一般式(G9)で表される有機金属錯体は、上述した一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体においてRが水素であるフェニルピラジン誘導体がオルトメタル化することによって合成される。上述した一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体においてRが水素であるフェニルピラジン誘導体は立体障害が小さいため金属にオルトメタル化しやすいことから、一般式(G9)で表される有機金属錯体は合成の収率の観点で好ましい構成である。また、一般式(G9)で表される有機金属錯体はRがアルキル基であることから、ピラジン誘導体の安定性が向上するため合成の収率の観点からさらに好ましい構成である。
上記一般式(G9)で表される有機金属錯体は緑色の燐光を発することができる有機金属錯体である。また、発光効率の良好な有機金属錯体である。さらに、当該有機金属錯体は収率良く合成することができる。また、容易に合成することができるため、好ましい構成である。
また、上記一般式(G4)で表される構成を有する有機金属錯体のうち、下記一般式(G10)で表される有機金属錯体は、合成が容易であるためこのましい構成である。従って、本発明の一は、下記一般式(G10)で表される構造を有する有機金属錯体である。
Figure 0004996542
(ただし、式中Rは炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中Rは炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中R〜Rはフルオロ基、トリフルオロメチル基、水素及び炭素数1〜4のアルキル基のいずれかを表す。但し、式中R〜Rのうち少なくとも1つはフルオロ基又はトリフルオロメチル基を表す。また、Mは中心金属であり、第9族元素、または第10族元素のいずれかを表す。また、Lはモノアニオン性の配位子を表す。また、nは前記中心金属が第9族元素である場合には2であり、第10族元素である場合には1である。)
ここで、一般式(G10)で表される有機金属錯体は、上述した一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体においてRが水素であるフェニルピラジン誘導体がオルトメタル化することによって合成される。上述した一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体においてRが水素であるフェニルピラジン誘導体は立体障害が小さいため金属にオルトメタル化しやすいことから、一般式(G10)で表される有機金属錯体は合成の収率の観点で好ましい構成である。また、一般式(G10)で表される有機金属錯体はRがアルキル基であることから、ピラジン誘導体の安定性が向上するため合成の収率の観点からさらに好ましい構成である。また、式中R〜Rのうち少なくとも1つがフルオロ基又はトリフルオロメチル基であることは、一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体の合成が容易である上に、一般式(G10)で表される有機金属錯体が効率よく発光するため、好ましい構成である。
上記一般式(G10)で表される構造を有する有機金属錯体は、緑色の燐光を発することができる有機金属錯体である。また、発光効率の良好な有機金属錯体である。さらに、当該有機金属錯体は収率良く合成することができ、また、容易に合成することができるため、好ましい構成である。また、当該有機金属錯体は合成が容易な上、効率良く発光する有機金属錯体である。
また、上記一般式(G5)で表される構造を有する有機金属錯体のうち、下記一般式(G11)で表される有機金属錯体は、合成が容易であるため好ましい構成である。従って、本発明の一は、下記一般式(G11)で表される構造を有する有機金属錯体である。
Figure 0004996542
(ただし、式中R及びRは炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中Rはフルオロ基又はトリフルオロメチル基を表す。また、Mは中心金属であり、第9族元素、または第10族元素のいずれかを表す。また、Lはモノアニオン性の配位子を表す。また、nは前記中心金属が第9族元素である場合には2であり、第10族元素である場合には1である。)
ここで、一般式(G11)で表される有機金属錯体は、上述した一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体においてRが水素であるフェニルピラジン誘導体がオルトメタル化することによって合成される。上述した一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体においてRが水素であるフェニルピラジン誘導体は立体障害が小さいため金属にオルトメタル化しやすいことから、一般式(G11)で表される有機金属錯体は合成の収率の観点で好ましい構成である。また、一般式(G11)で表される有機金属錯体はRがアルキル基であることから、ピラジン誘導体の安定性が向上するため合成の収率の観点からさらに好ましい構成である。また、式中Rがフルオロ基又はトリフルオロメチル基であることは、一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体の合成が容易である上に、一般式(G11)で表される有機金属錯体が効率よく発光するため、好ましい構成である。また、Rの位置に電子吸引性の置換基があることによって、無置換のものと比較し有機金属錯体の発光波長が大きくブルーシフトし、色度の良い緑が得られる。
上記一般式(G11)で表される有機金属錯体は、緑色の燐光を発することができる有機金属錯体である。また、発光効率の良好な有機金属錯体である。さらに、当該有機金属錯体は収率良く合成することが出来、また、容易に合成することができるため好ましい構成である。また、当該有機金属錯体は合成が容易な上、効率良く発光する有機金属錯体である。また、色度の良い緑色の燐光を発する有機金属錯体である。
また、上記一般式(G6)で表される構造を有する有機金属錯体のうち、下記一般式(G12)で表される有機金属錯体は、合成が容易であるため好ましい構成である。従って、本発明の一は、下記一般式(G12)で表される構造を有する有機金属錯体である。
Figure 0004996542
(ただし、式中R及びRは炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中R及びRはフルオロ基又はトリフルオロメチル基を表し、R及びRは同じであっても異なっていても良い。また、Mは中心金属であり、第9族元素、または第10族元素のいずれかを表す。また、Lはモノアニオン性の配位子を表す。また、nは前記中心金属が第9族元素である場合には2であり、第10族元素である場合には1である。)
ここで、一般式(G12)で表される有機金属錯体は、上述した一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体においてRが水素であるフェニルピラジン誘導体がオルトメタル化することによって合成される。上述した一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体においてRが水素であるフェニルピラジン誘導体は立体障害が小さいため金属にオルトメタル化しやすいことから、一般式(G12)で表される有機金属錯体は合成の収率の観点で好ましい構成である。また、一般式(G12)で表される有機金属錯体はRがアルキル基であることから、ピラジン誘導体の安定性が向上するため合成の収率の観点からさらに好ましい構成である。また、式中R、Rがフルオロ基又はトリフルオロメチル基であることは、一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体の合成が容易である上に、一般式(G12)で表される有機金属錯体が効率よく発光するため、好ましい構成である。またR及びRの位置に電子吸引性の置換基があることによって、無置換のものと比較し有機金属錯体の発光波長が大きくブルーシフトし、色度の良い緑が得られる。
上記一般式(G12)で表される有機金属錯体は、緑色の燐光を発することができる有機金属錯体である。また、発光効率の良好な有機金属錯体である。さらに、当該有機金属錯体は収率良く合成することができ、また、合成が容易であるため好ましい構成である。また、当該有機金属錯体は合成が容易な上、効率良く発光する有機金属錯体である。また、色度の良い緑色の燐光を発する有機金属錯体である。
なお、上述のモノアニオン性の配位子Lは、ベータジケトン構造を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、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、または2つの配位元素がいずれも窒素であるモノアニオン性の二座キレート配位子のいずれかが好ましい。特に好ましくは、下記構造式(L1)〜(L8)で表されるモノアニオン性の配位子である。これらの配位子は、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。
Figure 0004996542
また、より効率よく燐光発光させるためには、重原子効果の観点から、中心金属としては重い金属がより好ましい。従って、上述の一般式(G1)〜(G6)で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式(G7)〜(G12)で表される有機金属錯体において、中心金属Mとして表される元素は、イリジウムもしくは白金であることが好ましい。
なお、上述した電子吸引性の置換基としては、ハロゲン基、トリフルオロメチル基、シアノ基、アルコキシカルボニル基等が挙げられ、一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体の合成が容易である上に、有機金属錯体が効率よく発光するため、トリフルオロメチル基及びハロゲン基のうち特にフルオロ基がさらに好ましく選択される。
ところで、上述の一般式(G1)〜(G6)で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式(G7)〜(G12)で表される有機金属錯体は、一般式(G0)で表されるピラジン誘導体が金属イオンにオルトメタル化しているという配位構造が、燐光発光という機能に大きく寄与する。従って、本発明の他の構成は、上述の一般式(G1)〜(G6)で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式(G7)〜(G12)で表される有機金属錯体のうち少なくとも1つを含む発光材料である。
また、上述の一般式(G1)〜(G6)で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式(G7)〜(G12)で表される有機金属錯体は燐光発光できる、すなわち三重項励起エネルギーを発光に変換することが可能であるため、発光素子に適用することにより高効率化が可能となり、非常に有効である。従って本発明は、上述の一般式(G1)〜(G6)で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式(G7)〜(G12)で表される有機金属錯体のうち少なくとも1つを用いた発光素子を含むものとする。
この際、上述の一般式(G1)〜(G6)で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式(G7)〜(G12)で表される有機金属錯体は発光物質としての利用が有効である。したがって、本発明の他の構成は、上述の一般式(G1)〜(G6)で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式(G7)〜(G12)で表される有機金属錯体のうち少なくとも1つを発光物質として含む発光素子である。
また、上述の一般式(G1)〜(G6)で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式(G7)〜(G12)で表される有機金属錯体の少なくとも1つを用いた発光素子、もしくは上述の一般式(G1)〜(G6)で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式(G7)〜(G12)で表される有機金属錯体の少なくとも1つを発光物質として含む発光素子を用いた発光装置は、当該発光素子が高い発光効率を実現することから、低消費電力の発光装置とすることができる。従って、本発明の一は、上述の一般式(G1)〜(G6)で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式(G7)〜(G12)で表される有機金属錯体のうち少なくとも1つを用いた発光素子、もしくは上述の一般式(G1)〜(G6)で表される構造を有する有機金属錯体及び一般式(G7)〜(G12)で表される有機金属錯体のうち少なくとも1つを発光物質として含む発光素子を用いた発光装置を含むものとする。
なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子を用いた画像表示デバイスもしくは発光デバイスを指す。また、発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルムもしくはTAB(Tape Automated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。さらに、照明器具なども含むものとする。
本発明を実施することによって、緑色の燐光を発することが可能な新規有機金属錯体を提供することができる。また、緑色の燐光を発し、且つ発光効率の良好な新規有機金属錯体を提供することができる。また、当該有機金属錯体を含む発光材料を提供することができる。また、当該有機金属錯体を含む発光素子を提供することができる。また、当該有機金属錯体を発光物質として含む発光素子を提供することができる。また、前述の発光素子を有する発光装置を提供することができる。また、前述の発光素子を有する電子機器を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、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。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の有機金属錯体について説明する。
≪一般式(G0)で表されるピラジン誘導体の合成法≫本発明の有機金属錯体は、下記一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体が、9族または10族の金属イオンに対してオルトメタル化することにより、構成されている。
Figure 0004996542
(但し、式中Rは炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中R及びRは水素または炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中R〜Rは電子吸引性の置換基、水素及び炭素数1〜4のアルキル基のいずれかを表す。但し、式中R〜Rのうち少なくとも1つは電子吸引性の置換基を表す。なお、ここで電子吸引性の置換基とは、ハロゲン基、トリフルオロメチル基、シアノ基、アルコキシカルボニル基等を指す。)
一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体は、以下のような簡便な合成スキームにより合成できる。例えば、下記スキーム(a)に示すように、ベンゼン誘導体のハロゲン化物(A1)をアルキルリチウム等でリチオ化し、ピラジン誘導体(A2)と反応させることにより得られる。あるいはまた、下記スキーム(a’)に示すようにベンゼン誘導体のボロン酸(A1’)とピラジン誘導体のハロゲン化物(A2’)とをカップリングすることによっても得ることができる。なお、式中Xはハロゲン元素を表し、特にクロロ、ブロモ又はヨードが好ましい。
Figure 0004996542
Figure 0004996542
上述の化合物(A1)、(A2)、(A1’)、(A2’)は、様々な種類が市販されているか、あるいは合成可能であるため、容易に入手可能である。
≪一般式(G1)で表される構造を有する本発明の有機金属錯体の合成法≫次に、一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体をオルトメタル化して形成される本発明の有機金属錯体、すなわち下記一般式(G1)で表される構造を有する有機金属錯体について説明する。
Figure 0004996542
(但し、式中Rは炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中R及びRは水素または炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中R〜Rは電子吸引性の置換基、水素及び炭素数1〜4のアルキル基のいずれかを表す。但し、式中R〜Rのうち少なくとも1つは電子吸引性の置換基を表す。なお、ここで電子吸引性の置換基とは、ハロゲン基、トリフルオロメチル基、シアノ基、アルコキシカルボニル基等を指す。また、Mは中心金属であり、第9族元素、または第10族元素のいずれかを表す。)
まず、下記合成スキーム(b)に示すように、一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体と、ハロゲンを含む9族または10族の金属化合物(金属ハロゲン化物や金属錯体)とをアルコール系溶媒(グリセロール、エチレングリコール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノールなど)単独、あるいはアルコール系溶媒1種類以上と水との混合溶媒と加熱することにより、一般式(G1)で表される構造を有する本発明の有機金属錯体の一種である複核錯体(B)を得ることができる。ハロゲンを含む9族または10族の金属化合物としては、塩化ロジウム水和物、塩化パラジウム、塩化イリジウム水和物、塩化イリジウム水和物塩酸塩、テトラクロロ白金(II)酸カリウム等が挙げられるが、これらに限定されることはない。なお、スキーム(b)では、Mは第9族元素または第10族元素、Xはハロゲン元素を表す。また、Mが第9族元素の時はn=2、Mが第10族元素の時はn=1である。
Figure 0004996542
さらに、下記合成スキーム(c’)に示すように、複核錯体(B)と一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体を、グリセロール等の高沸点溶媒中で200℃程度の高温で加熱することにより、一般式(G1)で表される構造を含む本発明の有機金属錯体の一種(C’)を得ることができる。
また、下記合成スキーム(c’’)に示すように、複核錯体(B)と、フェニルピリジンのようなオルトメタル化可能な化合物(より一般的には、シクロメタル化可能な化合物)とを、グリセロール等の高沸点溶媒中で200℃程度の高温で加熱することにより、一般式(G1)で表される構造を含む本発明の有機金属錯体の一種である(C’’)を得ることができる。なお、スキーム(c’)および(c’’)では、Mは第9族元素または第10族元素、Xはハロゲン元素を表す。また、Mが第9族元素の時はn=2、Mが第10族元素の時はn=1である。
Figure 0004996542
Figure 0004996542
≪一般式(G7)で表される本発明の有機金属錯体の合成法≫ここで、上述した一般式(G1)で表される構造を有する有機金属錯体の中でも、好ましい具体例である下記一般式(G7)で表される有機金属錯体について説明する。
Figure 0004996542
(但し、式中Rは炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中R及びRは水素または炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、式中R〜Rは電子吸引性の置換基、水素及び炭素数1〜4のアルキル基のいずれかを表す。但し、式中R〜Rのうち少なくとも1つは電子吸引性の置換基を表す。また、Mは中心金属であり、第9族元素、または第10族元素のいずれかを表す。また、Lはモノアニオン性の配位子を表す。また、nは前記中心金属が第9族元素である場合には2であり、第10族元素である場合には1である。)
上記一般式(G10)で表される本発明の有機金属錯体は、下記スキーム(c)により合成することができる。すなわち、上述のスキーム(b)で得られる複核錯体(B)と、モノアニオン性の配位子の原料HLとを反応させることにより、HLのプロトンが脱離して中心金属Mに配位し、一般式(G10)で表される本発明の有機金属錯体が得られる。なお、スキーム(c)では、Mは第9族元素または第10族元素、Xはハロゲン元素を表す。また、Mが第9族元素の時はn=2、Mが第10族元素の時はn=1である。
Figure 0004996542
≪一般式(G1)で表される構造を有する本発明の有機金属錯体、および一般式(G10)で表される本発明の有機金属錯体の具体的な構造式≫次に、上述した一般式(G1)で表される構造を有する本発明の有機金属錯体、および一般式(G10)で表される本発明の有機金属錯体の具体的な構造式を開示する。
まず、中心金属であるMは、第9族元素および第10族元素から選ばれるが、発光効率の観点からはイリジウム(III)および白金(II)が好ましい。特に、イリジウム(III)を用いると熱的に安定であるため好適である。
次に、下記一般式(G1)および(G7)において、破線で囲った配位子部分Pについて説明する。なお、Mは先に述べた通り、第9族元素、または第10族元素のいずれかを表す。また、Lはモノアニオン性の配位子を表す。また、Mが第9族元素の時はn=2であり、第10族元素の時はn=1である。
Figure 0004996542
Figure 0004996542
の具体例としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n−ブチル基等のアルキル基が挙げられる。Rにこれらの置換基を導入することにより、Rが水素の場合に比べ、有機金属錯体の合成の収率を向上させることができる。また、Rに共役基(フェニル基等)を導入したものに比べ、発光スペクトルをシャープにすることができ、色純度の向上に寄与する。
また、RおよびRの具体例としては、水素の他、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n−ブチル基等に代表されるアルキル基を用いることができる。
また、R〜Rの具体例としては、水素の他、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n−ブチル基などに代表されるアルキル基及び電子吸引性の置換基を用いることができる。但し、R〜Rのうち、少なくとも1つは電子吸引性の置換基とする。電子吸引性の置換基としては、具体的には、ハロゲン基、トリフルオロメチル基、シアノ基、アルコキシカルボニル基等を指す。R〜Rのうち、少なくとも1つを電子吸引性の置換基とすることによって、発光を短波長化し緑色の発光色を得ることが出来るようになる。なお、上に挙げた電子吸引性の置換基の中でも、ハロゲン基の一種であるフルオロ基及びトリフルオロメチル基を用いることが、一般式(G0)で表されるフェニルピラジン誘導体の合成が容易である上に、有機金属錯体が効率よく発光するため好ましい。
次に、上述の一般式(G7)におけるモノアニオン性の配位子Lについて説明する。モノアニオン性の配位子Lは、ベータジケトン構造を有するモノアニオン性の二座キレート配位子、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、または2つの配位元素がいずれも窒素であるモノアニオン性の二座キレート配位子のいずれかが配位能力が高く好ましい。より具体的には、以下の構造式(L1)〜(L8)に示すモノアニオン性の配位子が挙げられるが、これらに限定されることはない。
Figure 0004996542
以上で述べたような中心金属M、上述した一般式(G0)で表される配位子、モノアニオン性の配位子Lを適宜組み合わせることにより、本発明の有機金属錯体は構成されるが、以下では、本発明の有機金属錯体の具体的な構造式を列挙する(下記構造式(1)〜(49))。ただし、本発明はこれらに限定されることはない。
Figure 0004996542
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なお、上記構造式(1)〜(49)で表される有機金属錯体には、配位子の種類によっては幾何異性体と立体異性体が存在しうるが、本発明の有機金属錯体にはこれらの異性体も全て含まれる。
また、構造式(10)で示される有機金属錯体は、facial体とmeridional体の2つの幾何異性体が存在する。本発明の有機金属錯体にはいずれの異性体も含まれる。
以上で説明した有機金属錯体は、項間交差が可能なため光増感剤として利用できる。また、燐光発光が可能であるため、発光材料や発光素子の発光物質として利用できる。また、緑色の燐光を呈することが可能な新規有機金属錯体である。また、発光効率が高く、且つ緑色の燐光を発することが可能な新規有機金属錯体である。
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1に記載の有機金属錯体を用いた発光素子について説明する。
本実施の形態において説明をする発光素子の構造は、一対の電極間に、EL層を有するものである。なお、素子構造については、特に制限はなく、目的に応じて、構造を適宜選択することができる。
図1に、本発明における発光素子の素子構成の一例を模式的に示す。図1に示す発光素子は、第1の電極101と第2の電極103との間にEL層102を有する構成となっている。そして、EL層102は、実施の形態1に記載の有機金属錯体を含んでいる。なお、本発明における陽極とは、発光材料を含む層に正孔を注入する電極のことを示す。また、本発明における陰極とは、発光材料を含む層に電子を注入する電極のことを示す。第1の電極101及び第2の電極103はそのどちらかが陽極であり、もう一方が陰極となる。
陽極としては、仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上)金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、インジウム錫酸化物(以下、ITOと示す)、または珪素もしくは酸化珪素を含有したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛(ZnO)を含む酸化インジウム、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム(IWZO)等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。例えば、酸化亜鉛(ZnO)を含む酸化インジウムは、酸化インジウムに対し1〜20wt%の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム(IWZO)は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを0.5〜5wt%、酸化亜鉛を0.1〜1wt%含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。その他、チタン(Ti)、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、または金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等を用いることも可能である。
一方、陰極としては、仕事関数の小さい(具体的には3.8eV以下)金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、元素周期表の1族または2族に属する金属、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(MgAg、AlLiなど)、ユウロピウム(Er)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。
なお、陽極または陰極として導電性高分子(導電性ポリマーともいう)を含む導電性組成物を用いることもできる。導電性組成物は、陽極又は陰極として形成する場合、薄膜におけるシート抵抗が10000Ω/□以下、波長550nmにおける透光率が70%以上であることが好ましい。また、含まれる導電性高分子の抵抗率が0.1Ω・cm以下であることが好ましい。
導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子が用いることができる。例えば、ポリアニリン及びまたはその誘導体、ポリピロール及びまたはその誘導体、ポリチオフェン及びまたはその誘導体、これらの2種以上の共重合体などがあげられる。
共役導電性高分子の具体例としては、ポリピロ−ル、ポリ(3−メチルピロ−ル)、ポリ(3−ブチルピロ−ル)、ポリ(3−オクチルピロ−ル)、ポリ(3−デシルピロ−ル)、ポリ(3,4−ジメチルピロ−ル)、ポリ(3,4−ジブチルピロ−ル)、ポリ(3−ヒドロキシピロ−ル)、ポリ(3−メチル−4−ヒドロキシピロ−ル)、ポリ(3−メトキシピロ−ル)、ポリ(3−エトキシピロ−ル)、ポリ(3−オクトキシピロ−ル)、ポリ(3−カルボキシルピロ−ル)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシルピロ−ル)、ポリN−メチルピロール、ポリチオフェン、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリ(3−ブチルチオフェン)、ポリ(3−オクチルチオフェン)、ポリ(3−デシルチオフェン)、ポリ(3−ドデシルチオフェン)、ポリ(3−メトキシチオフェン)、ポリ(3−エトキシチオフェン)、ポリ(3−オクトキシチオフェン)、ポリ(3−カルボキシルチオフェン)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシルチオフェン)、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)、ポリアニリン、ポリ(2−メチルアニリン)、ポリ(2−オクチルアニリン)、ポリ(2−イソブチルアニリン)、ポリ(3−イソブチルアニリン)、ポリ(2−アニリンスルホン酸)、ポリ(3−アニリンスルホン酸)等が挙げられる。
上記導電性高分子は、単独で陽極又は陰極に使用してもよいし、膜特性を調整するために有機樹脂を添加して導電性組成物として使用することができる。
有機樹脂としては、導電性高分子と相溶または混合分散可能であれば熱硬化性樹脂であってもよく、熱可塑性樹脂であってもよく、光硬化性樹脂であってもよい。例えば、ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリブチレンテレフタレ−ト、ポリエチレンナフタレ−ト等のポリエステル系樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のポリイミド系樹脂、ポリアミド6、ポリアミド6,6、ポリアミド12、ポリアミド11等のポリアミド樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマ−、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ポリビニルアルコ−ル、ポリビニルエ−テル、ポリビニルブチラ−ル、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル等のビニル樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、アラミド樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリウレア系樹脂、メラミン樹脂、フェノ−ル系樹脂、ポリエ−テル、アクリル系樹脂及びこれらの共重合体等が挙げられる。
さらに、上記導電性高分子又は導電性組成物の電気伝導度を調整するために、アクセプタ性またはドナ−性ド−パントをド−ピングすることにより、導電性高分子又は導電性組成物の共役電子の酸化還元電位を変化させてもよい。
アクセプタ性ド−パントとしては、ハロゲン化合物、有機シアノ化合物、有機金属化合物等を使用することができる。ハロゲン化合物としては、塩素、臭素、ヨウ素、塩化ヨウ素、臭化ヨウ素、フッ化ヨウ素等が挙げられる。五フッ化燐、五フッ化ヒ素、五フッ化アンチモン、三フッ化硼素、三塩化硼素、三臭化硼素等のルイス酸や、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ホウフッ化水素酸、フッ化水素酸、過塩素酸等の無機酸と、有機カルボン酸、有機スルホン酸等の有機酸等のプロトン酸を挙げることができる。有機カルボン酸及び有機スルホン酸としては、前記カルボン酸化合物及びスルホン酸化合物を使用することができる。有機シアノ化合物としては、共役結合に二つ以上のシアノ基を含む化合物が使用できる。例えば、テトラシアノエチレン、テトラシアノエチレンオキサイド、テトラシアノベンゼン、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノアザナフタレン等を挙げられる。
ドナー性ドーパントとしては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、4級アミン化合物等を挙げることができる。
上記導電性高分子又は導電性組成物を、水または有機溶剤(アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、炭化水素系溶剤、芳香族系溶剤など)に溶解させて、湿式法により陽極又は陰極となる薄膜を形成することができる。
上記導電性高分子又は導電性組成物を溶解する溶媒としては、特に限定することはなく、上記した導電性高分子及び有機樹脂などの高分子樹脂化合物を溶解するものを用いればよく、例えば、水、メタノール、エタノール、プロピレンカーボネート、N‐メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエンなどの単独もしくは混合溶剤に溶解すればよい。
導電性高分子又は導電性組成物を溶媒に溶解した溶液の成膜は塗布法、コーティング法、液滴吐出法(インクジェット法ともいう)、印刷法等の湿式法を用いて成膜することができる。溶媒の乾燥は、熱処理を行ってもよいし、減圧下で行ってもよい。また、有機樹脂が熱硬化性の場合は、さらに加熱処理を行い、光硬化性の場合は、光照射処理を行えばよい。
EL層102には、低分子系材料および高分子系材料のいずれを用いることもできる。なお、EL層102を構成する材料には、有機化合物材料のみから成るものだけでなく、無機化合物を一部に含む構成も含めるものとする。また、EL層102は、通常、正孔注入層、正孔輸送層、正孔阻止層(ホールブロッキング層)、発光層、電子輸送層、電子注入層等、各々の機能を有する機能層を適宜組み合わせて構成される。それぞれの層の有する機能を2つ以上同時に有する層を含んでいる層が形成されていても良く、また、上記したいずれかの層が形成されていなくとも良い。もちろん、上記した機能層以外の層が設けられていても良い。これら機能層は、電極から離れたところに発光領域が形成されるように、つまり電極から離れた部位でキャリアの再結合が行われるように、設けられたものである。本実施の形態ではEL層102として、陽極側から順に正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の積層構造を有する発光素子を例示して説明を行うこととする。
本発明の発光素子は、実施の形態1に記載の有機金属錯体を用いて作製される。実施の形態1に記載の有機金属錯体は発光効率が良好であるため、発光層の発光材料として好適に用いることができる。この際、実施の形態1に記載の有機金属錯体を単独の膜として発光層とすることも出来、また、当該有機金属錯体をホストとして機能する材料中にドーパントとしてドーピングして発光層とすることもできる。ドーピングの割合はホスト材料に対して当該有機金属錯体を0.001wt%から50wt%、好ましくは0.03wt%から20wt%とすればよい。このような構成を有する発光素子は実施の形態1の有機金属錯体を発光中心として発光を得ることができるので、発光効率が良好で且つ緑色の燐光を呈する発光素子とすることができる。実施の形態1に記載の有機金属錯体を発光中心となるドーパントとして使用する場合に使用することが可能なホスト材料としては、当該有機金属錯体の三重項励起エネルギー(基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差)より大きな三重項励起エネルギーを有する材料を用いることができ、具体的には4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)、4,4’−ビス[N−(9−フェナントリル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:PPB)、4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:TPD)、4,4’−ビス[N−(9,9−ジメチルフルオレン−2−イル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DFLDPBi)、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:m−MTDATA)、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)、1,1−ビス[4−(ジフェニルアミノ)フェニル]シクロヘキサン(略称:TPAC)、9,9−ビス[4−(ジフェニルアミノ)フェニル]フルオレン(略称:TPAF)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)トリフェニルアミン(略称:YGAO11)、N−[4−(9−カルバゾリル)フェニル]−N−フェニル−9,9−ジメチルフルオレン−2−アミン(略称:YGAF)などの芳香族アミン化合物や、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,3−ビス(N−カルバゾリル)ベンゼン(略称:mCP)、1,3,5−トリス(N−カルバゾリル)ベンゼン(略称:TCzB)などのカルバゾール誘導体、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)、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)、2,2’,2’’−(1,3,5−ベンゼントリイル)トリス(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール)(略称:TPBI)、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)、9,9’,9’’−[1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリイル]トリカルバゾール(略称:TCzTRZ)、バソキュプロイン(略称:BCP)などの複素芳香族化合物及びトリス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾラト]アルミニウム(III)(略称:Al(OXD))、トリス(2−ヒドロキシフェニル−1−フェニル−1H−ベンズイミダゾラト)アルミニウム(III)(略称:Al(BIZ))、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(II)(略称:Zn(BTZ))、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンズオキサゾラト]亜鉛(II)(略称:Zn(PBO))などの金属錯体を用いることができる。また、芳香族アミン化合物としては、ポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)などの高分子化合物を用いることもできる。また、カルバゾール誘導体としては、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)などの高分子化合物を用いることもできる。
なお、EL層102の形成には、蒸着法、インクジェット法、スピンコート法、ディップコート法など、湿式、乾式を問わず、用いることができる。
正孔注入層を用いる場合、正孔注入層として機能する材料としては、酸化バナジウムや酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウムなどの金属酸化物等が挙げられる。あるいは、有機化合物であればポルフィリン系の化合物が有効であり、フタロシアニン(略称:HPc)、銅フタロシアニン(略称:CuPc)等を用いることができる。また、正孔注入層としては、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を用いることもできる。例えば、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)、ポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)、ポリ[N−(4−{N’−[4−(4−ジフェニルアミノ)フェニル]フェニル−N’−フェニルアミノ}フェニル)メタクリルアミド](略称:PTPDMA)ポリ[N,N’−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン](略称:Poly−TPD)などの高分子化合物が挙げられる。また、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(PAni/PSS)等の酸を添加した高分子化合物を用いることができる。正孔注入層は陽極に接して形成され、正孔注入層を用いることによって、キャリアの注入障壁が低減し、効率よくキャリアが発光素子に注入され、その結果、駆動電圧の低減を図ることができる。
また、正孔注入層として、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた材料(以下、複合材料という)を用いることができる。なお、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させたものを用いることにより、電極とのオーム接触が可能となり、仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶことができる。つまり、陽極として仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小さい材料を用いることができる。アクセプター性物質としては、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F−TCNQ)、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
なお、本明細書中において、複合とは、単に2つの材料を混合させるだけでなく、複数の材料を混合することによって材料間での電荷の授受が行われ得る状態になることを言う。
複合材料に用いる正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)など、種々の化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる正孔輸送性の高い物質としては、10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料に用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
例えば、複合材料に用いることのできる芳香族アミン化合物としては、N,N’−ビス(4−メチルフェニル)(p−トリル)−N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン(略称:DTDPPA)、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、4,4’−ビス(N−{4−[N’−(3−メチルフェニル)−N’−フェニルアミノ]フェニル}−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)等を挙げることができる。
複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、具体的には、3−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)等を挙げることができる。
また、複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)、9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)、1,4−ビス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]−2,3,5,6−テトラフェニルベンゼン等を用いることができる。
また、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素としては、例えば、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、2−tert−ブチル−9,10−ビス(4−フェニルフェニル)アントラセン(略称:t−BuDBA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuAnth)、9,10−ビス(4−メチル−1−ナフチル)アントラセン(略称:DMNA)、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]−2−tert−ブチル−アントラセン、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン、9,9’−ビアントリル、10,10’−ジフェニル−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス(2−フェニルフェニル)−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス[(2,3,4,5,6−ペンタフェニル)フェニル]−9,9’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、1×10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有し、炭素数14〜42である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
なお、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、9,10−ビス[4−(2,2−ジフェニルビニル)フェニル]アントラセン(略称:DPVPA)等が挙げられる。
また、上述したPVK、PVTPA、PTPDMA、Poly−TPD等の高分子化合物と、上述したアクセプター性物質を用いて複合材料を形成し、正孔注入層として用いてもよい。
このような、複合材料を正孔注入層として用いた場合、陽極には仕事関数の大小に関わらず、様々な金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。そのため、陽極としては前述した材料の他、例えば、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、アルミニウムを含む合金(AlSi)等を用いることができる。また、仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(MgAg、AlLi)、ユーロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金等を用いることもできる。アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。
正孔輸送層は、N,N’−ビス(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(略称:BSPB)、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またはα―NPD)、4,4’−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:TPD)、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス{N−[4−(N,N−ジ−m−トリルアミノ)フェニル]−N−フェニルアミノ}ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5−トリス[N,N−ジ(m−トリル)アミノ]ベンゼン(略称:m−MTDAB)、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)、フタロシアニン(略称:HPc)、銅フタロシアニン(略称:CuPc)、バナジルフタロシアニン(略称:VOPc)等の適当な材料を用いることができる。正孔輸送層としては10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質を用いることが好ましいが、電子より正孔の輸送性の高い物質であれば正孔輸送層として用いることができる。また、正孔輸送層は単層構造のものだけではなく、上述した条件に当てはまる物質から成る層を二層以上組み合わせた多層構造の層であってもよい。
また、正孔輸送層として、PVK、PVTPA、PTPDMA、Poly−TPDなどの高分子化合物を用いることもできる。
なお、発光層と接する正孔輸送層には、実施の形態1に記載の有機金属錯体よりも大きい励起エネルギーを有する物質を用いることが好ましい。すなわち、実施の形態1に記載の有機金属錯体よりも三重項励起エネルギーよりも大きい三重項励起エネルギーを有する物質を正孔輸送層に用いることが好ましい。このような構成にすることにより、発光層から正孔輸送層へのエネルギー移動を抑制することができ、高い発光効率を実現することができる。電子よりも正孔の輸送性が高く、かつ、三重項励起エネルギーが大きい物質としては、4,4’,4’’−トリ(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)、1,1−ビス[4−(ジフェニルアミノ)フェニル]シクロヘキサン(略称:TPAC)、9,9−ビス[4−(ジフェニルアミノ)フェニル]フルオレン(略称:TPAF)、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)等が挙げられる。
電子輸送層を用いる場合、発光層と電子注入層との間に設置される。相応しい材料としては、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)−(4−ヒドロキシ−ビフェニリル)−アルミニウム(略称:BAlq)など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体などを用いることができる。また、この他に、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))、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)−ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ))などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、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)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)なども用いることができる。電子輸送層としては10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質を用いることが好ましいが、正孔より電子の輸送性の高い物質であれば電子輸送層として用いることができる。また、電子輸送層は単層構造のものだけではなく、上述した条件に当てはまる物質から成る層を二層以上組み合わせた多層構造の層であってもよい。
また、電子輸送層として、高分子化合物を用いることもできる。例えば、ポリ[(9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(ピリジン−3,5−ジイル)](略称:PF−Py)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(2,2’−ビピリジン−6,6’−ジイル)](略称:PF−BPy)などを用いることができる。
なお、発光層と接する電子輸送層には、実施の形態1に記載の有機金属錯体よりも大きい励起エネルギーを有する物質を用いることが好ましい。具体的には、実施の形態1に記載の有機金属錯体の三重項励起エネルギーよりも大きい三重項励起エネルギーを有する物質を電子輸送層に用いることが好ましい。このような構成にすることにより、発光層から電子輸送層へのエネルギー移動を抑制することができ、高い発光効率を実現することができる。正孔よりも電子の輸送性が高く、かつ、三重項励起エネルギーが大きい物質としては、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ01)、2,2’,2’’−(1,3,5−ベンゼントリイル)トリス(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール)(略称:TPBI)、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)、9,9’,9’’−[1,3,5−トリアジン−2,4,6−トリイル]トリカルバゾール(略称:TCzTRZ)等が挙げられる。
電子注入層用いる場合、電子注入層を構成する電子注入性材料としては、特に限定は無く、具体的には、フッ化カルシウムやフッ化リチウム、酸化リチウムや塩化リチウムなどのアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物などが好適である。あるいは、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)やバソキュプロイン(略称:BCP)などの、いわゆる電子輸送性の材料にリチウムやマグネシウムなどアルカリ金属またはアルカリ土類金属を組み合わせた層も使用できる。電子注入層は陰極に接して形成され、電子注入層を用いることによって、キャリアの注入障壁が低減し、効率よくキャリアが発光素子に注入され、その結果、駆動電圧の低減を図ることができる。なお、電子注入層として、電子輸送性を有する物質とアルカリ金属又はアルカリ土類金属を組み合わせた層を用いることは、陰極からの電子注入が効率良く起こるためより好ましい構成である。
また、陰極と電子輸送層との間に、電子注入層を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Al、Ag、ITO、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を第2の電極103として用いることができる。
以上のような構成を有する本実施の形態で示した発光素子は、第1の電極101と第2の電極103との間に電圧を加えることにより電流が流れる。そして、EL層102中の発光層において、正孔と電子とが再結合し、発光するものである。つまり発光層に発光領域が形成されるような構成となっている。
なお、本発明の発光素子は上述の構成に限定されることはなく、第1の電極101と第2の電極103の間に実施の形態1に記載の有機金属錯体を含むEL層102が挟持された構造を有する発光素子は全て本発明の範疇に含むものとする。
本実施の形態では、発光層のみからの発光が得られる発光素子の構造を示したが、発光層だけでなく、他の層、例えば電子輸送層やホール輸送層からの発光が得られるように設計しても構わない。例えば電子輸送層やホール輸送層に発光に預かるドーパントを添加することで、発光層だけでなく、輸送層からの発光も得られる。発光層と輸送層に用いる発光材料の発光色が異なれば、それらの発光が重なり合ったスペクトルが得られる。発光色が互いに補色の関係であれば、白色の発光が得られる。
また、発光層を複数設けることも可能である。複数の発光層を異なる波長の発光を発する組み合わせとした場合は、それらの発光が重なり合ったスペクトルの発光を当該発光素子から得ることができる。例えば、2つの発光層を設け、それぞれの発光層から発する光が互いに補色の関係であった場合や、3つの発光層を設け、それぞれの発光層から発する光がそれぞれ赤、青、緑の光であった場合は白色の発光を得ることができる。
なお、第1の電極101や第2の電極103の種類を変えることで、本実施の形態の発光素子は様々なバリエーションを有する。第1の電極101を光透過性とすることで、第1の電極101側から光を射出する構成となり、また、第1の電極101を遮光性(特に反射性)とし、第2の電極103を光透過性とすることで、第2の電極103の側から光を射出する構成となる。さらに、第1の電極101、第2の電極103の両方を光透過性とすることで、第1の電極側、第2の電極側の両方に光を射出する構成も可能となる。
本実施の形態における発光素子は、第1の電極101と第2の電極103との間に挟まれたEL層に、実施の形態1に記載の有機金属錯体を含む。当該有機金属錯体は緑の燐光を発することから、本実施の形態における発光素子は緑の発光を呈する発光素子とすることができる。また、実施の形態1に記載の有機金属錯体は、高い発光効率で緑色の燐光を呈することから本実施の形態における発光素子は発光効率が高く、緑色の発光色を呈する発光素子とすることもできる。
発光効率の高い本実施の形態における発光素子を用いた発光装置は、同じ電流密度でより大きな発光を得ることが可能である。すなわち本実施の形態における発光素子を用いた発光装置は同じ輝度の発光を得るために消費する電力が小さいことから、消費電力の小さい発光装置とすることができる。
(実施の形態3)
本実施の形態は、複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子(以下、積層型素子という)の態様について、図2を参照して説明する。この発光素子は、第1の電極と第2の電極との間(すなわち実施の形態2におけるEL層102)に、複数の発光ユニットを有する積層型発光素子である。各発光ユニットの構成としては、実施の形態2でEL層102として示した構成と同様な構成を用いることができる。つまり、実施の形態2で示した発光素子は、1つの発光ユニットを有する発光素子である。本実施の形態では、複数の発光ユニットを有する発光素子について説明する。
図2において、第1の電極501と第2の電極502との間には、第1の発光ユニット511と第2の発光ユニット512が積層されている。第1の電極501と第2の電極502は実施の形態2で説明したものと同様の材料、作製方法を適用することができる。また、第1の発光ユニット511と第2の発光ユニット512は同じ構成であっても異なる構成であってもよく、その構成は実施の形態2と同様なものを適用することができる。
電荷発生層513には、有機化合物と金属酸化物の複合材料が含まれている。この有機化合物と金属酸化物の複合材料は、実施の形態2において、説明したで示した複合材料であり、有機化合物とバナジウム酸化物やモリブデン酸化物やタングステン酸化物等の金属酸化物を含む。有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)など、種々の化合物を用いることができる。なお、有機化合物としては、正孔輸送性有機化合物として正孔移動度が10−6cm/Vs以上であるものを適用することが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。有機化合物と金属酸化物の複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。
なお、電荷発生層513は、有機化合物と金属酸化物の複合材料と他の材料とを組み合わせて形成してもよい。例えば、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを組み合わせて形成してもよい。また、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と、透明導電膜とを組み合わせて形成してもよい。
いずれにしても、第1の発光ユニット511と第2の発光ユニット512に挟まれる電荷発生層513は、第1の電極501と第2の電極502に電圧を印加したときに、一方の側の発光ユニットに電子を注入し、他方の側の発光ユニットに正孔を注入するものであれば良い。例えば、第1の電極の電位の方が第2の電極の電位よりも高くなるように電圧を印加した場合、電荷発生層513は、第1の発光ユニット511に電子を注入し、第2の発光ユニット512に正孔を注入するものであればいかなる構成でもよい。
本実施の形態では、2つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、同様に、3つ以上の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。本実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での長寿命素子を実現できる。また、照明を応用例とした場合は、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるので、大面積での均一発光が可能となる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低くい発光装置を実現することができる。
また、ある発光素子において各々の発光ユニットから発する光を異なる波長の光とすることによって、それらの発光が重なり合ったスペクトルの発光を当該発光素子から得ることができる。例えば、2つの発光ユニットを設け、それぞれの発光ユニットから発する光を互いに補色の関係とした場合や、3つの発光ユニットを設け、それぞれの発光ユニットから発する光をそれぞれ赤、青、緑の光とした場合は白色の発光を当該発光素子から得ることができる。なお、前者の構成においては、一方の発光ユニットにおける発光物質として、後者の構成においては、緑の発光ユニットにおける発光物質として実施の形態1に記載の有機金属錯体を用いることで当該発光素子を作製することができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
(実施の形態4)
本実施の形態では、実施の形態1に記載の有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2もしくは実施の形態3に示した発光素子を用いて作製された発光装置の一例について説明する。なお、本発明の発光装置は以下に説明する構成を有する発光装置のみに限定されず、その表示を担う部分(本実施の形態では画素部602)に実施の形態1に記載の有機金属錯体が含まれているもの全てを含むものとする。
本実施の形態では、実施の形態1に記載の有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2もしくは実施の形態3に示した発光素子を用いて作製された発光装置の一例について図3を用いて説明する。なお、図3(A)は、発光装置を示す上面図、図3(B)は図3(A)をA−A’およびB−B’で切断した断面図である。この発光装置は、発光素子の発光を制御するものとして、点線で示された駆動回路部(ソース側駆動回路)601、画素部602、駆動回路部(ゲート側駆動回路)603を含んでいる。また、604は封止基板、605はシール材であり、シール材605で囲まれた内側は、空間607になっている。
なお、引き回し配線608はソース側駆動回路601及びゲート側駆動回路603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)609からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態をも含むものとする。
次に、断面構造について図3(B)を用いて説明する。素子基板610上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路601と、画素部602中の一つの画素が示されている。
なお、ソース側駆動回路601はnチャネル型TFT623とpチャネル型TFT624とを組み合わせたCMOS回路が形成される。また、駆動回路は、種々のCMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。
また、画素部602はスイッチング用TFT611と、電流制御用TFT612と、そのドレインに電気的に接続された第1の電極613と、当該第1の電極613、EL層616、第2の電極617よりなる発光素子とを含む複数の画素により形成される。なお、第1の電極613の端部を覆って絶縁物614が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物614の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物614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614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614として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射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。
第1の電極613上には、EL層616、および第2の電極617が積層され、発光素子が構成されている。ここで、陽極として機能する第1の電極613に用いる材料としては、仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上)金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、インジウム錫酸化物(以下、ITOと示す)、または珪素もしくは酸化珪素を含有したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛(ZnO)を含む酸化インジウム、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム(IWZO)、チタン(Ti)、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、または金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)の単層膜の他、積層構造も適用でき、例えば、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との3層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができるようになる。
EL層616は、実施の形態1に記載の有機金属錯体を含んでいる。また、EL層616を構成する材料としては、低分子化合物、または高分子化合物(オリゴマー、デンドリマーを含む)のいずれを用いてもよい。また、EL層616に用いる材料としては、有機化合物だけでなく、無機化合物をその一部に用いてもよい。EL層616は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法等の種々の方法によって形成される。
さらに、EL層616上に形成され、陰極として機能する第2の電極617に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料(Al、Mg、Li、Ca、またはこれらの合金や化合物、MgAg、MgIn、AlLi、LiF、CaF等)を用いることが好ましい。なお、EL層616で生じた光を第2の電極617を透過させる場合には、第2の電極617として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜(ITO、2〜20wt%の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化亜鉛(ZnO)等)との積層を用いるのが良い。
ここで、第1の電極613、EL層616、第2の電極617によって発光素子618が構成されるが、発光素子の詳しい構造及び材料については実施の形態2において説明したため、繰り返しとなる説明を省略する。実施の形態2を参照されたい。なお、本実施の形態における第1の電極613、EL層616、第2の電極617はそれぞれ実施の形態2における第1の電極101、EL層102、第2の電極103に相当する。
上述してきた駆動回路、画素部のTFT及び発光素子が形成された素子基板610と、封止基板604とをシール材605によって貼り合わせることにより、素子基板610、封止基板604、およびシール材605で囲まれた空間607に、実施の形態2で示した発光素子618が備えられた構造の発光装置が提供される。なお、空間607には、充填材が充填されており、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605で充填される場合もある。
なお、シール材605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604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)、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
以上のようにして、実施の形態1に記載の有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2もしくは実施の形態3に示した発光素子を用いて作製された本発明の発光装置を得ることができる。
本発明の発光装置は、実施の形態1で示した有機金属錯体を用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。また、発光効率の高い発光装置を得ることができる。
また、実施の形態1で示した有機金属錯体を用いることにより、低消費電力の発光装置を得ることができる。
また、実施の形態1で示した有機金属錯体は、緑色の燐光を発するため、フルカラーディスプレイに好適に用いることが可能である。よって、燐光性化合物の特徴である高い発光効率を生かしたフルカラーディスプレイを実現することができる。
以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、この他、パッシブマトリクス型の発光装置であってもよい。図4には本発明を適用して作製したパッシブマトリクス型の発光装置の斜視図を示す。なお、図4(A)は、発光装置を示す斜視図、図4(B)は図4(A)をX−Yで切断した断面図である。図4において、基板951上には、電極952と電極956との間にはEL層955が設けられている。電極952の端部は絶縁層953で覆われている。そして、絶縁層953上には隔壁層954が設けられている。隔壁層954の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層954の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺(絶縁層953の面方向と同様の方向を向き、絶縁層953と接する辺)の方が上辺(絶縁層953の面方向と同様の方向を向き、絶縁層953と接しない辺)よりも短い。このように、隔壁層954を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。パッシブマトリクス型の発光装置においても、実施の形態1に示した有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2もしくは実施の形態3で説明した発光素子を含むことによって、発光装置を作製することができる。また、発光効率の高い当該発光素子を用いて作製された発光装置は高い発光効率を得ることができ、低消費電力の発光装置とすることが可能となる。
(実施の形態5)
本実施の形態では、実施の形態4に示す発光装置をその一部に含む電子機器について説明する。これら電子機器は、実施の形態1で示した有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2もしくは実施の形態3で説明した発光素子を含んだ表示部を有する。
実施の形態1で示した有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2もしくは実施の形態3で説明した発光素子を有する電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置)などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図5に示す。
図5(A)は本発明に係るテレビ装置であり、筐体9101、支持台9102、表示部9103、スピーカー部9104、ビデオ入力端子9105等を含む。このテレビ装置は、表示部9103は、実施の形態1で示した有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2もしくは実施の形態3で説明した発光素子を表示素子として用いることによって作製される。また、発光効率の高い当該発光素子を用いて作製されたテレビ装置は、表示部9103の消費電力が低減されており、この表示部9103を備えた当該テレビ装置は低消費電力化が図られたテレビ装置となっている。また、当該発光素子は発光効率が高いことから少ない電流密度で所望の輝度を得ることができ、劣化も抑制される。これにより、テレビ装置に搭載される劣化補償機能回路を大幅に削減もしくは縮小することができる。また、消費電力も小さいことから、同様に搭載される電源回路も削減、縮小することが可能となり、テレビ装置の小型軽量化を図ることができる。
図5(B)は本発明に係るコンピュータであり、本体9201、筐体9202、表示部9203、キーボード9204、外部接続ポート9205、ポインティングデバイス9206等を含む。このコンピュータは、表示部9203は、実施の形態1で示した有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2もしくは実施の形態3で説明した発光素子を表示素子として用いることによって作製される。また、発光効率の高い当該発光素子を用いて作製されたコンピュータは表示部9203の消費電力が低減されており、この表示部9203を備えた当該コンピュータは低消費電力化が図られたコンピュータとなっている。また、当該発光素子は発光効率が高いことから、少ない電流密度で所望の輝度を得ることができ、劣化も抑制される。このことからこのコンピュータに搭載される劣化補償機能回路を大幅に削減もしくは縮小することができる。また、消費電力も小さいことから、同様に搭載される電源回路も削減、縮小することが可能となり、コンピュータの小型軽量化を図ることができる。
図5(C)は本発明に係る携帯電話であり、本体9401、筐体9402、表示部9403、音声入力部9404、音声出力部9405、操作キー9406、外部接続ポート9407、アンテナ9408等を含む。この携帯電話は、表示部9403は、実施の形態1で示した有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2もしくは実施の形態3で説明した発光素子を表示素子として用いることによって作製されている。また、発光効率が高い当該発光素子を用いて作製された携帯電話では、表示部9403の消費電力が低減されており、この表示部9403を備えた当該携帯電話は低消費電力化が図られた携帯電話となっている。携帯電話において、消費電力が小さいことは、その用途において非常に重要である。また、当該発光素子は発光効率が高いことから、少ない電流密度で所望の輝度を得ることができ、劣化も抑制される。このことからこの携帯電話に搭載される劣化補償機能回路を大幅に削減もしくは縮小することができる。また、消費電力も小さいことから、同様に搭載される電源回路も削減、縮小することが可能となり、携帯電話の小型軽量化を図ることができる。小型軽量化が図られた本発明の携帯電話には、様々な付加価値を備えても携帯に適したサイズ、重量に止めることができ、本発明の携帯電話は高機能な携帯電話としても適した構成となっている。
図5(D)は本発明の係るカメラであり、本体9501、表示部9502、筐体9503、外部接続ポート9504、リモコン受信部9505、受像部9506、バッテリー9507、音声入力部9508、操作キー9509、接眼部9510等を含む。このカメラは、表示部9502は、実施の形態1で示した有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2もしくは実施の形態3で説明した発光素子を表示素子として用いることによって作製されている。また、発光効率の高い当該発光素子を用いて作製されたカメラでは表示部9502の消費電力が低減されており、この表示部9502を備えた当該カメラは低消費電力化が図られたカメラとなっている。携帯するのが常であるカメラにおいて、消費電力が小さいことは、非常に重要である。また、当該発光素子は発光効率が高いことから、少ない電流密度で所望の輝度を得ることができ、劣化も抑制される。このことからこのカメラに搭載される劣化補償機能回路を大幅に削減もしくは縮小することができる。また、消費電力も小さいことから、同様に搭載される電源回路も削減、縮小することが可能となり、カメラの小型軽量化を図ることができる。
以上の様に、実施の形態1で示した有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2もしくは実施の形態3で説明した発光素子を用いて作製された発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。また、発光効率の高い当該発光素子を用いて作製された表示部は発光効率が高いため、当該表示部を有する電子機器は低消費電力化された電子機器とすることができる。
また、本発明の発光装置として、照明装置を挙げることもできる。実施の形態1で示した有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2もしくは実施の形態3で説明した発光素子を照明装置に適用する一態様を、図6を用いて説明する。
図6は、実施の形態1に記載の有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2に記載の発光素子をバックライトに適用した液晶表示装置の一例である。図6に示した液晶表示装置は、筐体901、液晶層902、バックライト903、筐体904を有し、液晶層902は、ドライバIC905と接続されている。また、バックライト903は、実施の形態1で示した有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2もしくは実施の形態3で説明した発光素子を用いて形成されており、端子906により、電流が供給されている。
ここで、液晶のバックライト903は白色光もしくは赤、緑、青の3色の光を与えることが必要である。実施の形態1で示した有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2もしくは実施の形態3で説明した発光素子において、白色光を得る方法としては、実施の形態2もしくは実施の形態3で説明したように、EL層中に2つの発光層(発光ユニット)を設けることによって、一方の発光層(発光ユニット)に実施の形態1に記載の有機金属錯体を、もう一方の発光層(発光ユニット)に当該有機金属錯体が発する光と補色の関係にある光を発する発光物質を発光中心として含ませて同時に発光させる方法、3つの発光層(発光ユニット)を設けてそれぞれの発光層(発光ユニット)から赤、緑、青の発光を同時に得る方法などが挙げられる。なお、前者の構成においては、一方の発光層(発光ユニット)における発光物質として、後者の構成においては、緑の発光層(発光ユニット)における発光物質として実施の形態1に記載の有機金属錯体を用いることで当該発光素子を作製することができる。
また、赤、青、緑の発光色をそれぞれ呈する発光素子をマトリクス状に配列させ、同時に光らせることでバックライト903全体として白色光を得ることができる。この際、緑の発光色を呈する発光素子は実施の形態1に記載の有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2に記載の発光素子である。なお、この際、それぞれの発光色を呈する発光素子を液晶表示装置におけるそれぞれの色を担う画素に対応させて設けても良い。
なお、バックライト903は実施の形態1で示した有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2もしくは実施の形態3で説明した発光素子1つによって構成されていても良いし、複数の当該発光素子によって構成されていても良い。また、当該発光素子と異なる発光色を呈する発光素子の複数種の発光素子によって構成されていても良い。
このように、実施の形態1で示した有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2もしくは実施の形態3で説明した発光素子を液晶表示装置のバックライトに適用することができる。当該バックライトは大面積化も可能であるため、液晶表示装置の大面積化も可能になる。また、発光効率の高い当該発光素子を用いて作製することにより、発光効率が高く、消費電力の低減されたバックライトが得られる。さらに、当該バックライトは薄型で低消費電力であるため、液晶表示装置の薄型化、低消費電力化も可能となる。
図7は、実施の形態1で示した有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2もしくは実施の形態3で説明した発光素子を、照明装置である電気スタンドに用いた例である。図7に示す電気スタンドは、筐体2001と、光源2002を有し、光源2002として、実施の形態1で示した有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2もしくは実施の形態3で説明した発光素子が形成されている。光源2002は当該発光素子1つで構成されていても良いし、複数の当該発光素子によって構成されていても良い。また、当該発光素子と異なる発光色を呈する発光素子の複数種の発光素子によって構成されていても良い。このように、実施の形態1で示した有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2もしくは実施の形態3で説明した発光素子を用いて光源2002を作製することができる。また、発光効率の高い当該発光素子を用いて作製された光源2002は、発光効率が高く、低消費電力であるため、これが備えられた電気スタンドも発光効率が高く、低消費電力である。
図8は、実施の形態1で示した有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2もしくは実施の形態3で説明した発光素子を、室内の照明装置3001に適用した例である。照明装置3001は当該発光素子1つで構成されていても良いし、複数の当該発光素子によって構成されていても良い。また、当該発光素子と異なる発光色を呈する発光素子の複数種の発光素子によって構成されていても良い。このように、実施の形態1で示した有機金属錯体を含む発光素子、すなわち実施の形態2もしくは実施の形態3で説明した発光素子を用いて照明装置3001を作製することができる。当該発光素子を適用して作製された照明装置3001は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、発光効率の良好な当該発光素子を用いて作製された照明装置3001は、薄型で低消費電力な照明装置とすることができる。
≪合成例1≫
本合成例1では、下記構造式(1)で表される本発明の有機金属錯体、ビス[2−(4−フルオロフェニル)−3,5−ジイソプロピルピラジナト)](ピコリナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(diPrFppr)(pic)])の合成例を具体的に説明する。
Figure 0004996542
<ステップ1; 2−(4−フルオロフェニル)−3,5−ジイソプロピルピラジン(略称:HdiPrFppr)の合成>
まず、脱水エタノール25mL、1−(4−フルオロフェニル)−3−メチル−1,2−ブタンジオン(みどり化学株式会社製)2.19g、無水エチレンジアミン0.68gを還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。そして、この反応容器にマイクロ波(2.45GHz 100W)を35分間照射することで加熱した。次に、この反応容器内に、アセトン1.66mLと水酸化カリウム0.63gを添加し、さらに内部をアルゴン置換して、マイクロ波(2.45GHz 100W)を15分間照射することで加熱した。この混合物に水を加え、酢酸エチルにて有機層を抽出した。得られた有機層を水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥した。乾燥した後の溶液をろ過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタンを展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的のピラジン誘導体HdiPrFpprを得た(乳白色粉末、収率85%)。なお、マイクロ波の照射はマイクロ波合成装置(CEM社製 Discover)を用いて行った。ステップ1の合成スキームを下記(a−1)に示す。
Figure 0004996542
<ステップ2; ジ−μ−クロロ−ビス{ビス[2−(4−フルオロフェニル)−3,5−ジイソプロピルピラジナト)]イリジウム(III)}(略称:[Ir(diPrFppr)Cl])の合成>
次に、2−エトキシエタノール15mLと水5mL、上記ステップ1で得たピラジン誘導体HdiPrFppr0.79g、塩化イリジウム水和物(IrCl・HO)(Sigma−Aldrich社製)0.46gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。そして、この反応容器にマイクロ波(2.45GHz 150W)を30分間照射することで加熱し、反応させた。反応溶液より析出してきた粉末をろ過し、エタノールにて洗浄することにより、複核錯体[Ir(diPrFppr)Cl]を得た(山吹色粉末、収率54%)。ステップ2の合成スキームを下記(b−1)に示す。
Figure 0004996542
<ステップ3; ビス[2−(4−フルオロフェニル)−3,5−ジイソプロピルピラジナト)](ピコリナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(diPrFppr)(pic)]の合成>
ジクロロメタン25mL、上記ステップ2で得た複核錯体[Ir(diPrFppr)Cl] 0.63g、ピコリン酸0.41gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。そして、この反応容器にマイクロ波(2.45GHz 50〜100W)を45分間照射することで加熱し、反応させた。反応溶液を室温まで放冷し、溶媒を留去した。得られた残渣を、酢酸エチルを展開溶媒とする中性シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、さらにメタノールにて再結晶することにより、本発明の有機金属錯体[Ir(diPrFppr)(pic)]を得た(黄色粉末、収率24%)。ステップ3の合成スキームを下記(c−1)に示す。
Figure 0004996542
なお、上記ステップ3で得られた黄色粉末の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析結果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図9に示す。このことから、本合成例において、上述の構造式(1)で表される本発明の有機金属錯体[Ir(diPrFppr)(pic)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):1.12(m,6H),1.30(m,6H),1.54(m,12H),2.82(sep,1H),3.10(sep,1H),3.91(sep,2H),5.64(dd,1H),5.97(dd,1H),6.65(dt,1H),6.74(dt,1H),6.97(s,1H),7.43(t,1H),7.64(d,1H),7.88(m,2H),7.97(dt,1H),8.35(d,1H),8.47(s,1H).
また、得られた本発明の有機金属錯体[Ir(diPrFppr)(pic)]の重量減少を高真空差動型示差熱天秤(ブルカー・エイエックスエス株式会社製、TG−DTA2410SA)により測定した。常圧、窒素雰囲気下にて、昇温速度を10℃/minに設定し、昇温したところ、336℃にて5%の重量減少が見られ、良好な耐熱性を示すことがわかった。
次に、[Ir(diPrFppr)(pic)]の吸収スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定は紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.11mmol/L)を用いて、室温で測定を行った。また、[Ir(diPrFppr)(pic)]の発光スペクトルを測定した。発光スペクトルの測定は蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.37mmol/L)を用いて、室温で測定を行った。吸収スペクトルと、468nmにて励起した時の発光スペクトルの測定結果を図10に示す。横軸は波長、縦軸はモル吸光係数および発光強度を表す。
図10に示す通り、本発明の有機金属錯体[Ir(diPrFppr)(pic)]は、540nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは緑色の発光が観測された。
なお、本発明の有機金属錯体[Ir(diPrFppr)(pic)]のジクロロメタン溶液に光照射した際に、溶液中の空気を酸素に置換すると化合物由来の発光がほとんど見られないのに対し、窒素置換すると発光が見られた。発光寿命がナノ秒オーダーと短い蛍光発光の場合、高濃度の酸素による消光作用の影響は小さいが、燐光発光の場合、発光寿命がマイクロ秒と長いため酸素による消光作用を受けやすい。本実施例で合成した有機金属錯体は高濃度の酸素による消光作用を強く受けていることから、この有機化合物から得られる発光は燐光であることが示唆される。
≪合成例2≫
本合成例では、実施形態1で構造式(40)として示した本発明の有機金属錯体、(アセチルアセトナト)ビス{2−(2,4−ジフルオロフェニル)−3,5−ジメチルピラジナト}イリジウム(III)(略称:[Ir(dmFppr)(acac)])の合成例を具体的に説明する。以下にIr(dmFppr)(acac)の構造式を示す。
Figure 0004996542
<ステップ1; 2−(2,4−ジフルオロフェニル)−3,5−ジメチルピラジン(略称:HdmFppr)の合成>
まず、中間体である2−クロロ−3,5−ジメチルピラジンの合成法を説明する。2,6−ジメチルピラジン7.12gとジメチルホルムアミド(略称:DMF)6.5mLを、滴下ロートと温度計を付けた三つ口フラスコに入れ、内部を窒素フローした。滴下ロートに塩化スルフリル6.7mLを入れ、この反応容器を氷浴に浸した。反応溶液を撹拌しながら、溶液の温度が45℃±5℃を保持するように、塩化スルフリルを滴下した。その後、溶液の温度が40℃以下になったのを確認して、水を加えた。再び溶液の温度が40℃以下になったのを確認して、水酸化ナトリウム水溶液を加えて、溶液のpHを7〜8に調製した。この溶液を水蒸気蒸留した。得られた水溶液をジクロロメタンで抽出し、有機層を分離した。得られた有機層を硫酸マグネシウムにて乾燥した。乾燥した後の溶液をろ過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を減圧蒸留し、目的の中間体を得た(無色透明の液体、収率36%)。
次に、本発明の配位子、2−(2,4−ジフルオロフェニル)−3,5−ジメチルピラジンの合成法を説明する。上記で中間体として得られた2−クロロ−3,5−ジメチルピラジン2.14gと2,4−ジフルオロフェニルボロン酸2.37g、炭酸ナトリウム1.59g、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(略称:Pd(PPhCl)0.069g、水15mL、アセトニトリル15mLを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波(2.45GHz 100W)を10分間照射することで加熱した。その後この溶液に水を加え、ジクロロメタンにて抽出し、有機層を分離した。得られた有機層を水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥した。乾燥した後の溶液をろ過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタンを展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的のピラジン誘導体HdmFpprを得た(白色粉末、収率39%)。ステップ1の合成スキームを下記(a−2)に示す。
Figure 0004996542
<ステップ2; ジ−μ−クロロ−ビス{ビス[2−(2,4−ジフルオロフェニル)−3,5−メチルピラジナト)]イリジウム(III)}(略称:[Ir(dmFppr)Cl])の合成>
次に、2−エトキシエタノール18mLと水6mL、上記ステップ1で得たピラジン誘導体HdmFppr1.28g、塩化イリジウム水和物(IrCl・HO)(Sigma−Aldrich社製)0.87gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。そして、この反応容器にマイクロ波(2.45GHz 100W)を1時間照射することで加熱し、反応させた。反応溶液に水を加えて、ジクロロメタンにて抽出し有機層を分離した。得られた有機層を硫酸マグネシウムにて乾燥した。乾燥した後の溶液をろ過した。この溶液の溶媒を濃縮し、析出してきた黄色粉末をろ過し、エタノールにて洗浄することにより、複核錯体[Ir(dmFppr)Cl] を得た(収率63%)。ステップ2の合成スキームを下記(b−2)に示す。
Figure 0004996542
<ステップ3; (アセチルアセトナト)ビス{2−(2,4−ジフルオロフェニル)−3,5−ジメチルピラジナト}イリジウム(III)(略称:[Ir(dmFppr)(acac)])の合成>
2−エトキシエタノール20mL、上記ステップ2で得た複核錯体[Ir(dmFppr)Cl] 0.75g、アセチルアセトン0.17mL、炭酸ナトリウム0.59gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 100W)を30分間照射し、反応させた。反応溶液にジクロロメタンを加えてろ過した。得られたろ液を濃縮して、黄土色粉末を析出させた。この粉末をろ取し、エタノールにて洗浄することにより、本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)(acac)]を得た(収率53%)。本ステップの合成スキームを下記(c−3)に示す。
Figure 0004996542
なお、上記ステップで得られた黄土色粉末の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析結果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図11に示す。このことから、本合成例2において、上述の構造式(40)で表される本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)(acac)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):1.82(s,6H),2.65(s,6H),2.81(s,3H),2.85(s,3H),5.25(s,1H),5.55(dd,2H),6.38(m,2H),8.06(s,2H).
次に、[Ir(dmFppr)(acac)]の吸収スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定は紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.12mmol/L)を用いて、室温で測定を行った。また、[Ir(dmFppr)(acac)]の発光スペクトルを測定した。発光スペクトルの測定は蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.41mmol/L)を用いて、室温で測定を行った。測定結果を図12に示す。横軸は波長、縦軸はモル吸光係数および発光強度を表す。
図12に示す通り、本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)(acac)]は、557nmに発光ピークを有しており、溶液からは黄緑色の発光が観測された。
なお、本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)(acac)]のジクロロメタン溶液に光照射した際に、溶液中の空気を酸素に置換すると化合物由来の発光がほとんど見られないのに対し、窒素置換すると発光が見られることから、この発光は燐光であることが示唆される。
≪合成例3≫
本合成例3では、実施形態1で示した構造式(13)で表される本発明の有機金属錯体、(アセチルアセトナト)ビス{2−(4−フルオロフェニル)−3,5−ジメチルピラジナト}イリジウム(III)(略称:[Ir(dmFppr)(acac)])の合成例を具体的に例示する。以下に[Ir(dmFppr)(acac)]の構造式を示す。
Figure 0004996542
<ステップ1; 2−(4−フルオロフェニル)−3,5−ジメチルピラジン(略称:HdmFppr)の合成>
まず、上記合成例2のステップ1で得られた中間体である2−クロロ−3,5−ジメチルピラジン1.42gと4−フルオロフェニルボロン酸1.40g、炭酸ナトリウム1.06g、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロリド(略称:Pd(PPh)2Cl)0.046g、水15mL、アセトニトリル15mLを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。この反応容器にマイクロ波(2.45GHz 100W)を10分間照射することで加熱した。その後この溶液に水を加え、ジクロロメタンにて有機層を抽出した。得られた有機層を水で洗浄し、硫酸マグネシウムにて乾燥した。乾燥した後の溶液をろ過した。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタンを展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、目的のピラジン誘導体HdmFpprを得た(白色粉末、収率77%)。ステップ1の合成スキームを下記(a−3)に示す。
Figure 0004996542
<ステップ2; ジ−μ−クロロ−ビス{ビス[2−(4−フルオロフェニル)−3,5−ジメチルピラジナト)]イリジウム(III)}(略称:[Ir(dmFppr)Cl])の合成>
次に、2−エトキシエタノール12mLと水3mL、上記ステップ1で得たピラジン誘導体HdmFppr1.55g、塩化イリジウム水和物(IrCl・HO)(Sigma−Aldrich社製)0.92gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、内部をアルゴン置換した。そして、この反応容器にマイクロ波(2.45GHz 100W)を30分間照射することで加熱し、反応させた。反応溶液をろ過し、エタノールにて洗浄することにより、複核錯体[Ir(dmFppr)Cl]を得た(深緑色粉末、収率63%)。ステップ2の合成スキームを下記(b−3)に示す。
Figure 0004996542
<ステップ3; (アセチルアセトナト)ビス{2−(4−フルオロフェニル)−3,5−ジメチルピラジナト}イリジウム(III)(略称:[Ir(dmFppr)(acac)])の合成>
2−エトキシエタノール15mL、上記ステップ2で得た複核錯体[Ir(dmFppr)2Cl] 1.19g、アセチルアセトン0.29mL、炭酸ナトリウム1.00gを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 100W)を30分間照射し、反応させた。反応溶液にジクロロメタンを加えてろ過した。得られたろ液を濃縮して、オレンジ色粉末を析出させた。この粉末をろ取し、エタノール次いでエーテルにて洗浄することにより、本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)(acac)]を得た(収率82%)。本ステップの合成スキームを下記(c−3)に示す。
Figure 0004996542
なお、上記ステップで得られたオレンジ色粉末の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析結果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図13に示す。この結果から、本合成例3において、上述の構造式(13)で表される本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)(acac)]が得られたことを確認した。
H−NMR.δ(CDCl):1.82(s,6H),2.65(s,6H),3.04(s,6H),5.26(s,1H),5.82(dd,2H),6.61(dt,2H),7.86(dd,2H),8.20(s,2H).
次に、[Ir(dmFppr)(acac)]の吸収スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定は紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.12mmol/L)を用いて、室温で測定を行った。また、[Ir(dmFppr)(acac)]の発光スペクトルを測定した。発光スペクトルの測定は蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.44mmol/L)を用いて、室温で測定を行った。測定結果を図14に示す。横軸は波長、縦軸はモル吸光係数および発光強度を表す。
図14に示す通り、本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)(acac)]は、557nmに発光ピークを有しており、溶液からは黄緑色の発光が観測された。
なお、本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)(acac)]のジクロロメタン溶液に光照射した際に、溶液中の空気を酸素に置換すると化合物由来の発光がほとんど見られないのに対し、窒素置換すると発光が見られることから、この発光は燐光であることが示唆される。
本実施例では実施の形態1に構造式(13)として記載した有機金属錯体である[Ir(dmFppr)(acac)]を発光中心物質として用いた発光素子について説明する。
なお、本実施例で発光素子を作製する際に用いた有機化合物の分子構造を下記構造式(i)乃至(v)に示す。
Figure 0004996542
≪発光素子の作製≫
まず、陽極として110nmの膜厚でケイ素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)が成膜されたガラス基板を用意した。ITSO表面は、2mm角の大きさで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は2mm×2mmとした。この基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板を30分程度放冷した。
次に、ITSOが形成された面が下方となるように、基板を真空蒸着装置内に設けられたホルダーに固定した。
真空装置内を10−4Paに減圧した後、上記構造式(i)で表される4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)と酸化モリブデン(VI)とを、NPB:酸化モリブデン(VI)=4:1(質量比)となるように共蒸着することにより、正孔注入層を形成した。膜厚は40nmとした。なお、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸着法である。次に、上記構造式(ii)で表される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)を20nm蒸着することにより、正孔輸送層を形成した。
さらに正孔輸送層上に、上記構造式(iii)で表される4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)トリフェニルアミン(略称:YGAO11)と実施の形態1に構造式(13)として記載した有機金属錯体である[Ir(dmFppr)(acac)]をYGAO11:[Ir(dmFppr)(acac)]=1:0.0025(質量比)となるように共蒸着することによって発光層を形成した。膜厚は30nmとした。
次に、上記構造式(iv)で表される3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ01)を10nm、さらに上記構造式(v)で表されるバソフェナントロリン(略称:Bphen)を20nm蒸着することにより、電子輸送層を形成した。さらに電子輸送層上に、フッ化リチウムを蒸着することによって電子注入層を形成した。膜厚は1nmとした。最後に、陰極として機能する第2の電極としてアルミニウムを200nm成膜し、発光素子を完成させた。上述した蒸着過程においては、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
発光素子の電流密度−輝度特性を図15、電圧−輝度特性を図16、輝度−電流効率特性を図17に示す。
このように、実施の形態1に構造式(13)として記載した有機金属錯体である[Ir(dmFppr)(acac)]は発光素子の発光材料として、問題なく動作することがわかった。
また、作製した発光素子に1mAの電流を流したときの発光スペクトルを図18に示す。図18からわかるように、実施の形態1に構造式(13)として記載した有機金属錯体である[Ir(dmFppr)(acac)]は542nmに発光のピークを有する黄緑色の発光を呈することがわかった。また、輝度1100cd/mのときの電流効率は64.7cd/Aであり、外部量子効率は17.8%であった。また、輝度1100cd/mのときの電圧は4.6V、電流密度は、0.0681mA/cmであり、パワー効率は44lm/Wであった。このように、実施の形態1に構造式(13)として記載した有機金属錯体である[Ir(dmFppr)(acac)]を発光中心物質として用いた発光素子は非常に効率の良い優れた素子であることがわかった。
≪合成例4≫
本合成例4では、実施形態1で示した構造式(12)で表される本発明の有機金属錯体、ビス{2−(4−フルオロフェニル)−3,5−ジメチルピラジナト}(ピコリナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmFppr)(pic)])の合成例を具体的に例示する。以下に[Ir(dmFppr)(pic)]の構造式を示す。
Figure 0004996542
<ステップ1; 2−(4−フルオロフェニル)−3,5−ジメチルピラジン(略称:HdmFppr)の合成>
実施例3における合成例3のステップ1と同様に合成した。
<ステップ2; ジ−μ−クロロ−ビス{ビス[2−(4−フルオロフェニル)−3,5−ジメチルピラジナト)]イリジウム(III)}(略称:[Ir(dmFppr)Cl])の合成>
実施例3における合成例3のステップ2と同様に合成した。
<ステップ3; ビス{2−(4−フルオロフェニル)−3,5−ジメチルピラジナト}(ピコリナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmFppr)(pic)])の合成>
上記ステップ2で得た複核錯体[Ir(dmFppr)Cl] 0.51g、ピコリン酸0.40g、炭酸ナトリウム0.34g、ジクロロメタン25mLを、還流管を付けたナスフラスコに入れ、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、マイクロ波(2.45GHz 100W)を30分間照射し、反応させた。反応溶液をろ過し、ろ液を濃縮して残渣を得た。得られた残渣をメタノールにて再結晶することにより、本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)(pic)]を得た(山吹色粉末、収率84%)。本ステップの合成スキームを下記(c−4)に示す。
Figure 0004996542
なお、上記ステップで得られた山吹色粉末の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析結果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図19に示す。このことから、本合成例4において、上述の構造式(12)で表される本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)(pic)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):2.38(s,3H),2.59(s,3H),3.03(s,6H),5.74(dd,1H),6.01(dd,1H),6.68(dt,1H),6.76(dt,1H),7.08(s,1H),7.42(dt,1H),7.62(d,1H),7.95(m,3H),8.36(d,1H),8.52(s,1H).
次に、[Ir(dmFppr)(pic)]の吸収スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定は紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.13mmol/L)を用いて、室温で測定を行った。また、[Ir(dmFppr)(pic)]の発光スペクトルを測定した。発光スペクトルの測定は蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.44mmol/L)を用いて、室温で測定を行った。測定結果を図20に示す。横軸は波長、縦軸はモル吸光係数および発光強度を表す。
図20に示す通り、本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)(pic)]は、538nmに発光ピークを有しており、溶液からは黄緑色の発光が観測された。
なお、本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)(pic)]のジクロロメタン溶液に光照射した際に、溶液中の空気を酸素に置換すると化合物由来の発光がほとんど見られないのに対し、窒素置換すると発光が見られることから、この発光は燐光であることが示唆される。
≪合成例5≫
本合成例5では、実施形態1で示した構造式(17)で表される本発明の有機金属錯体、ビス{2−(4−フルオロフェニル)−3,5−ジメチルピラジナト}(L−プロリナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmFppr)(pro)])の合成例を具体的に例示する。以下に[Ir(dmFppr)(pro)]の構造式を示す。
Figure 0004996542
<ステップ1; 2−(4−フルオロフェニル)−3,5−ジメチルピラジン(略称:HdmFppr)の合成>
実施例3における合成例3のステップ1と同様に合成した。
<ステップ2; ジ−μ−クロロ−ビス{ビス[2−(4−フルオロフェニル)−3,5−ジメチルピラジナト)]イリジウム(III)}(略称:[Ir(dmFppr)Cl])の合成>
実施例3における合成例3のステップ2と同様に合成した。
<ステップ3; ビス{2−(4−フルオロフェニル)−3,5−ジメチルピラジナト}(L−プロリナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(dmFppr)(pro)])の合成>
上記ステップ2で得た複核錯体[Ir(dmFppr)Cl] 0.35gをアセトン10mLに懸濁させ、そこへ水10mL、次いで炭酸水素ナトリウム0.47g、次いでL−プロリン0.064gを順に添加した。この混合溶液を室温にて20時間撹拌し、反応させた。反応溶液をろ過し、得られたろ液を濃縮し、粉末を析出させた。この析出物をろ取し、クロロホルムとヘキサンの混合溶液で再結晶することにより、本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)(pro)]をオレンジ粉末状固体として得た(収率25%)。本ステップの合成スキームを下記(c−5)に示す。
Figure 0004996542
なお、上記ステップで得られたオレンジ粉末の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析結果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図21に示す。
H−NMR.δ(CDCl3):1.63−1.75(m,2H),2.12(m,1H),2.31(m,1H),2.43(m,1H),2.69(s,3H),2.71(s,3H),3.03(s,3H),3.07(s,3H),3.78(m,1H),4.07(m,1H),5.55(dd,1H),6.05(dd,1H),6.65(m,1H),7.90(m,2H),8.12(s,1H),8.69(s,1H).
図21に示す通り、H−NMRによる分析では[Ir(dmFppr)(pro)]のNHプロトンが観測できなかった。これは、重水素交換反応の速度が速いためであると考えられる。
そこで、[Ir(dmFppr)(pro)]の赤外線吸収スペクトル法(IR)による解析を行った。得られたIRスペクトルを図22に示す。IRスペクトルの測定はフーリエ変換赤外分光器(Nicolet製 Nexus670)を用い、測定はKBr(錠剤)法にて行った。
図22に示す通り、3402cm−1にNH結合由来と考えられる伸縮振動が観測された。これらの結果より、本合成例5において、上述の構造式(17)で表される本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)(pro)]が得られたことがわかった。
次に、[Ir(dmFppr)(pro)]の紫外可視線吸収スペクトル法(UV)による解析を行った。UVスペクトルの測定は紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.075mmol/L)を用いて、室温で測定を行った。また、[Ir(dmFppr)(pro)]の発光スペクトルを測定した。発光スペクトルの測定は蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.45mmol/L)を用いて、室温で測定を行った。測定結果を図23に示す。横軸は波長、縦軸はモル吸光係数および発光強度を表す。
図23に示す通り、本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)(pro)]は、556nmに発光ピークを有しており、溶液からは黄緑色の発光が観測された。
なお、本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)(pro)]のジクロロメタン溶液に光照射した際に、溶液中の空気を酸素に置換すると化合物由来の発光がほとんど見られないのに対し、窒素置換すると発光が見られることから、この発光は燐光であることが示唆される。
≪合成例6≫
本合成例6では、実施形態1で示した構造式(21)で表される本発明の有機金属錯体、トリス{2−(4−フルオロフェニル)−3,5−ジメチルピラジナト}イリジウム(III)(略称:[Ir(dmFppr)])の合成例を具体的に例示する。以下に[Ir(dmFppr)]の構造式を示す。
Figure 0004996542
上記合成例3のステップ3で得た構造式(13)で表される有機金属錯体[Ir(dmFppr)(acac)]0.13gをグリセロール20mLに懸濁させ、そこへ上記合成例3のステップ1で得た配位子HdmFppr0.09gを添加した。この混合溶液に、アルゴン雰囲気中で、マイクロ波(2.45GHz 140W)を40分間照射して加熱した。その後この溶液に水を加え、ろ過し、ろ過により得られた固体をエタノールにて洗浄した。さらに、この固体をジクロロメタンに溶解させ、不溶物をろ過して除去した。得られたろ液を、エーテルで再結晶することにより、本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)]を得た(山吹色粉末、収率5%)。本ステップの合成スキームを下記(d−6)に示す。
Figure 0004996542
なお、上記ステップで得られた山吹色粉末の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析結果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図24に示す。このことから、本合成例6において、上述の構造式(21)で表される本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):2.38(s,9H),3.02(s,9H),6.32(dd,3H),6.70(s,3H),7.10(s,3H),7.94(dd,3H).
次に、[Ir(dmFppr)]の紫外可視線吸収スペクトル法(UV)による解析を行った。UVスペクトルの測定は紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液を用いて、室温で測定を行った。また、[Ir(dmFppr)]の発光スペクトルを測定した。発光スペクトルの測定は蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液を用いて、室温で測定を行った。測定結果を図25に示す。横軸は波長、縦軸は吸光度および発光強度を表す。
図25に示す通り、本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)]は、544nmに発光ピークを有しており、溶液からは黄緑色の発光が観測された。
なお、本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)]のジクロロメタン溶液に光照射した際に、溶液中の空気を酸素に置換すると化合物由来の発光がほとんど見られないのに対し、窒素置換すると発光が見られることから、この発光は燐光であることが示唆される。
本発明の発光素子を表す図。 本発明の発光素子を表す図。 本発明の発光装置の上面図及び断面図。 本発明の発光装置の斜視図及び断面図。 本発明の電子機器を表す図。 本発明の電子機器を表す図。 本発明の電子機器を表す図。 本発明の電子機器を表す図。 実施例1で合成した有機金属錯体のH−NMRチャート。 本発明の有機金属錯体[Ir(diPrFppr)(pic)]のジクロロメタン溶液における紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 実施例2で合成した有機金属錯体のH−NMRチャート。 本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)(acac)]のジクロロメタン溶液における紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 実施例3で合成した有機金属錯体のH−NMRチャート。 本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)2(acac)]のジクロロメタン溶液における紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 実施例4で作製した発光素子の電流密度−輝度特性。 実施例4で作製した発光素子の電圧−輝度特性。 実施例4で作製した発光素子の輝度−電流効率特性。 実施例4で作製した発光素子の発光スペクトル。 実施例5で合成した有機金属錯体のH−NMRチャート。 本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)(pic)]のジクロロメタン溶液における紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 実施例6で合成した有機金属錯体のH−NMRチャート。 実施例6で合成した有機金属錯体のIRチャート。 本発明の有機金属錯体[Ir(dmFppr)(pro)]のジクロロメタン溶液における紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 実施例7で合成した有機金属錯体のH−NMRチャート。 本発明の有機金属錯体[[Ir(dmFppr)]のジクロロメタン溶液における紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。
符号の説明
101 電極
102 EL層
103 電極
501 電極
502 電極
511 発光ユニット
512 発光ユニット
513 電荷発生層
601 駆動回路部(ソース側駆動回路)
602 画素部
603 駆動回路部(ゲート側駆動回路)
604 封止基板
605 シール材
607 空間
608 配線
609 FPC(フレキシブルプリントサーキット)
610 素子基板
611 スイッチング用TFT
612 電流制御用TFT
613 電極
614 絶縁物
616 EL層
617 電極
618 発光素子
623 nチャネル型TFT
624 pチャネル型TFT
901 筐体
902 液晶層
903 バックライト
904 筐体
905 ドライバIC
906 端子
920 蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS
951 基板
952 電極
953 絶縁層
954 隔壁層
955 EL層
956 電極
2001 筐体
2002 光源
3001 照明装置
9101 筐体
9102 支持台
9103 表示部
9104 スピーカー部
9105 ビデオ入力端子
9201 本体
9202 筐体
9203 表示部
9204 キーボード
9205 外部接続ポート
9206 ポインティングデバイス
9401 本体
9402 筐体
9403 表示部
9404 音声入力部
9405 音声出力部
9406 操作キー
9407 外部接続ポート
9408 アンテナ
9501 本体
9502 表示部
9503 筐体
9504 外部接続ポート
9505 リモコン受信部
9506 受像部
9507 バッテリー
9508 音声入力部
9509 操作キー
9510 接眼部

Claims (10)

  1. 下記式(1)で表される有機金属錯体。
    Figure 0004996542
  2. 下記式(12)で表される有機金属錯体。
    Figure 0004996542
  3. 下記式(13)で表される有機金属錯体。
    Figure 0004996542
  4. 下記式(17)で表される有機金属錯体。
    Figure 0004996542
  5. 下記式(21)で表される有機金属錯体。
    Figure 0004996542
  6. 下記式(40)で表される有機金属錯体。
    Figure 0004996542
  7. 請求項1乃至のいずれか一に記載の有機金属錯体を含む発光材料。
  8. 請求項1乃至のいずれか一に記載の有機金属錯体を含む発光素子。
  9. 請求項1乃至のいずれか一に記載の有機金属錯体を、発光物質として含む発光素子。
  10. 請求項またはに記載の発光素子を有する発光装置。
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