JP6407561B2 - 有機金属錯体、発光素子、発光装置、電子機器、及び照明装置 - Google Patents

有機金属錯体、発光素子、発光装置、電子機器、及び照明装置 Download PDF

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Description

本発明は、有機金属錯体、発光素子、発光装置、電子機器、及び照明装置に関する。
近年、エレクトロルミネッセンス(EL:Electro Luminescence)を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光物質を含む層を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光物質からの発光を得ることができる。
このような発光素子は自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
そして、これらの発光素子は膜状に形成することが可能であるため、面状に発光を得ることができる。よって、大面積の素子を容易に形成することができる。このことは、白熱電球やLEDに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
そのエレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は、発光物質が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって大別できる。発光物質に有機化合物を用い、一対の電極間に当該有機化合物を含む層を設けた有機EL素子の場合、発光素子に電圧を印加することにより、陰極から電子が、陽極から正孔(ホール)がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、注入した電子及び正孔が有機化合物を励起状態に至らしめ、励起された有機化合物から発光を得るものである。
有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、一重項励起状態(S)からの発光が蛍光、三重項励起状態(T)からの発光が燐光と呼ばれている。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。
一重項励起エネルギーを発光に変換する化合物(以下、蛍光性化合物と称す)では室温において、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、三重項励起エネルギーを発光に変換する化合物(以下、燐光性化合物と称す)を用いれば、三重項励起状態からの発光(燐光)が観測される。また、燐光性化合物は項間交差(一重項励起状態から三重項励起状態へ移ること)が起こりやすいため、内部量子効率は100%まで理論上は可能となる。つまり、蛍光性化合物より高い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。
上述した燐光性化合物を用いて発光素子の発光層を形成する場合、燐光性化合物の濃度消光や三重項−三重項消滅による消光を抑制するために、他の化合物からなるマトリクス中に該燐光性化合物が分散するようにして形成することが多い。このとき、マトリクスとなる化合物はホスト材料、燐光性化合物のようにマトリクス中に分散される化合物はゲスト材料(ドーパント)と呼ばれる。
ゲスト材料(ドーパント)としては、その燐光量子収率の高さゆえに、とくにイリジウム(Ir)等を中心金属とする有機金属錯体が注目されている。イリジウムを中心金属とする燐光性の有機金属錯体として、例えば、4位にアリール基を有するピリミジンの3位の窒素が金属に配位し、該ピリミジンの2位、5位、及び6位のいずれか一つにアルキル基またはアリール基を有し、該ピリミジンの4位のアリール基が、金属と結合することによりオルトメタル化した構造を有する燐光性有機金属イリジウム錯体を含む発光装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2012−238854号公報
特許文献1において報告されているように、燐光性化合物のゲスト材料の開発は活発に行われている。しかし、発光素子としてみた場合、発光効率、信頼性、発光特性、合成効率、またはコストといった面で改善の余地が残されており、より優れた発光素子の開発が望まれている。
上記問題に鑑み、本発明の一態様は、燐光性の有機金属錯体を有する発光素子を提供することを目的の一つとする。該有機金属錯体は、黄緑〜橙色の波長域に燐光発光を示し、高い発光効率、及び高い信頼性を有する。したがって、本発明の他の一態様は、上記燐光発光を示す有機金属錯体を提供することを目的の一つとする。
また、本発明の他の一態様は、上記発光素子を有する発光装置、電子機器、及び照明装置を提供することを目的の一とする。
本発明の一態様は、ピリミジン環の3位の窒素が金属に配位し、ピリミジン環の4位にカルバゾール骨格を有し、カルバゾール骨格が金属と結合した有機金属錯体を発光中心とすることを特徴とする発光素子である。
また、上記構成において、金属が第9族元素または第10族元素であると好ましい。金属はイリジウム、白金、パラジウム、またはロジウムのうちから選ばれるのが好ましい。また、金属がイリジウムであると、さらに好ましい。
また、本発明の他の一態様は、一般式(G1−1)で表される構造を含む有機金属錯体である。
一般式(G1−1)中において、R〜R10は、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜6のアルキル基、もしくは置換または無置換の炭素数6〜10のアリール基のいずれかを表す。また、Mは、第9族元素または第10族元素の金属を表す。
また、本発明の他の一態様は、一般式(G1−2)で表される構造を含む有機金属錯体である。
一般式(G1−2)中において、R〜R10は、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜6のアルキル基、もしくは置換または無置換の炭素数6〜10のアリール基のいずれかを表す。また、Mは、第9族元素または第10族元素の金属を表す。また、Mが第9族元素の時はn=3であり、第10族元素の時はn=2である。
また、本発明の他の一態様は、一般式(G1−3)で表される構造を含む有機金属錯体である。
一般式(G1−3)中において、R〜R10は、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜6のアルキル基、もしくは置換または無置換の炭素数6〜10のアリール基のいずれかを表す。また、Mは、第9族元素または第10族元素の金属を表す。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。また、Lは、モノアニオン性の配位子を表す。
また、上記構成において、モノアニオン性の配位子は、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、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、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、又は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であると好ましい。
また、上記構成において、モノアニオン性の配位子は、一般式(L1)乃至(L7)のいずれか一であると好ましい。
一般式(L1)乃至(L7)中において、R71〜R109は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のハロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルコキシ基、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキルチオ基を表す。また、A〜Aは、それぞれ独立に、窒素、水素もしくは置換基Rと結合する炭素を表し、置換基Rは炭素数1〜6のアルキル基、ハロゲン基、炭素数1〜6のハロアルキル基、またはフェニル基を表す。
なお、上記一般式(G1−1)〜(G1−3)に示す有機金属錯体は、第9族元素または第10族元素の金属と配位子が、金属−炭素結合を有していることから、配位子のピリミジン環への電荷の移動(MLCT(Metal to Ligand Charge Transfer)遷移)が起こり易くなる。このように、MLCT遷移が起こりやすくなる結果、燐光発光のような禁制遷移が生じやすくなる上に、三重項励起寿命も短くなり、該有機金属錯体の発光効率を高める効果を奏する。
また、上記発光素子を用いた発光装置、電子機器、及び照明装置も本発明の範疇に含めるものとする。なお、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス及び光源を含む。また、パネルにコネクター、例えばFPC(Flexible Printed Circuit)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、TCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、又は発光素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
本発明の一態様により、燐光性の有機金属錯体を有する発光素子を提供できる。また、本本発明の一態様により、黄緑〜橙色の波長域に燐光発光を示し、高い発光効率、及び高い信頼性を有する有機金属錯体を提供できる。
本発明の一態様の発光素子を説明する図。 本発明の一態様の発光素子を説明する図。 本発明の一態様の発光素子を説明する図。 本発明の一態様の発光装置を説明する図。 本発明の一態様の発光装置を説明する図。 本発明の一態様の電子機器を説明する図。 本発明の一態様の電子機器を説明する図。 本発明の一態様の照明装置を説明する図。 実施例1で合成した有機金属錯体のH−NMRチャートを示す図。 本発明の一態様の有機金属錯体Ir(tBupczpm)(dpm)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を示す図。 本発明の一態様の有機金属錯体Ir(tBupczpm)(dpm)のLC/MS測定結果を示す図。 実施例2で合成した有機金属錯体のH−NMRチャートを示す図。 本発明の一態様の有機金属錯体Ir(tBupczpm)(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を示す図。 本発明の一態様の有機金属錯体Ir(tBupczpm)(acac)のLC/MS測定結果を示す図。 実施例3で合成した有機金属錯体のH−NMRチャートを示す図。 本発明の一態様の有機金属錯体Ir(tBupczpm)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を示す図。 本発明の一態様の有機金属錯体Ir(tBupczpm)のLC/MS測定結果を示す図。 実施例4で合成した有機金属錯体のH−NMRチャートを示す図。 本発明の一態様の有機金属錯体Ir(tBueczpm)(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を示す図。 本発明の一態様の有機金属錯体Ir(tBueczpm)(acac)のLC/MS測定結果を示す図。 実施例5で合成した有機金属錯体のH−NMRチャートを示す図。 本発明の一態様の有機金属錯体Ir(tBueczpm)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を示す図。 本発明の一態様の有機金属錯体Ir(tBueczpm)のLC/MS測定結果を示す図。 実施例6及び実施例7の発光素子を説明する図。 発光素子1乃至5の輝度−電流効率特性及び電圧−電流特性を示す図。 発光素子1乃至5の電圧−輝度特性及び輝度−外部量子効率特性を示す図。 発光素子1乃至5の発光スペクトルを示す図。 発光素子1乃至5の時間−規格化輝度特性を示す図。 発光素子6の輝度−電流効率特性及び電圧−電流特性を示す図。 発光素子6の電圧−輝度特性及び輝度−外部量子効率特性を示す図。 発光素子6の発光スペクトルを示す図。 発光素子6の時間−規格化輝度特性を示す図。
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
(実施の形態1)
本実施の形態では、一対の電極間にEL層を有し、EL層に有機金属錯体を含む発光素子について、図1を用いて説明する。
本実施の形態に示す発光素子は、図1に示すように一対の電極(第1の電極101と第2の電極103)間に発光層113を含むEL層102が挟まれており、EL層102は、発光層113の他に、正孔(または、ホール)注入層111、正孔(または、ホール)輸送層112、電子輸送層114、電子注入層115、電荷発生層116などを含んで形成される。なお、本実施の形態においては、第1の電極101を陽極として用い、第2の電極103を陰極として用いる。また、第1の電極101は、基板100上に形成されている。また、発光層113には、本発明の一態様である有機金属錯体が含まれている。
このような発光素子に対して電圧を印加することにより、第1の電極101側から注入された正孔と第2の電極103側から注入された電子とが、発光層113において再結合し、発光層113に含まれた有機金属錯体を励起状態にする。そして、励起状態の有機金属錯体が基底状態に戻る際に発光する。このように、本発明の一態様において、有機金属錯体は、発光素子における発光物質として機能する。
なお、EL層102における正孔注入層111は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む層であり、アクセプター性物質によって正孔輸送性の高い物質から電子が引き抜かれることにより正孔(ホール)が発生する。従って、正孔注入層111から正孔輸送層112を介して発光層113に正孔が注入される。
また、電荷発生層116は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む層である。アクセプター性物質によって正孔輸送性の高い物質から電子が引き抜かれるため、引き抜かれた電子が、電子注入性を有する電子注入層115から電子輸送層114を介して発光層113に注入される。なお、図1に示す発光素子において、発光素子が電荷発生層116を有する構造について例示したが、これに限定されない。例えば、発光素子は、電荷発生層116を有さない構造としてもよい。
以下に本実施の形態に示す発光素子を作製する上での具体例について説明する。
基板100は、発光素子の支持体として用いられる。基板100としては、例えばガラス、石英、又はプラスチックなどを用いることができる。また可撓性基板を用いてもよい。可撓性基板とは、曲げることができる(フレキシブル)基板のことであり、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォンからなるプラスチック基板等が挙げられる。また、フィルム(ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、ポリ塩化ビニル等からなる)、無機蒸着フィルムなどを用いることもできる。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。
第1の電極101、および第2の電極103には、金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、酸化インジウム−酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、シリコンまたは酸化シリコンを含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛、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、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)、チタン(Ti)の他、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、およびマグネシウム(Mg)、およびこれらを含む合金(MgAg、AlLi)、ユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金、その他、グラフェン等を用いることができる。なお、第1の電極101および第2の電極103は、例えばスパッタリング法や蒸着法(真空蒸着法を含む)等により形成することができる。
正孔注入層111、正孔輸送層112、および電荷発生層116に用いる正孔輸送性の高い物質としては、例えば、π電子過剰型複素芳香族化合物(例えばカルバゾール誘導体やインドール誘導体)や芳香族アミン化合物が好ましく、例えば、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)、4−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)、4−フェニル−3’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:mBPAFLP)、4−フェニル−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBA1BP)、4,4’−ジフェニル−4’’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBBi1BP)、4−(1−ナフチル)−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBANB)、4、4’−ジ(1−ナフチル)−4’’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBNBB)、9,9−ジメチル−N−フェニル−N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−フルオレン−2−アミン(略称:PCBAF)、N−フェニル−N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−アミン(略称:PCBASF)などの芳香族アミン骨格を有する化合物や、1,3−ビス(N−カルバゾリル)ベンゼン(略称:mCP)、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、3,6−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)−9−フェニル−カルバゾール(略称:CzTP)、3,3’−ビス(9−フェニル−9H−カルバゾール)(略称:PCCP)などのカルバゾール骨格を有する化合物や、4,4’,4’’−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリ(ジベンゾチオフェン)(略称:DBT3P−II)、2,8−ジフェニル−4−[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]ジベンゾチオフェン(略称:DBTFLP−III)、4−[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]−6−フェニルジベンゾチオフェン(略称:DBTFLP−IV)などのチオフェン骨格を有する化合物や、4,4’,4’’−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリ(ジベンゾフラン)(略称:DBF3P−II)、4−{3−[3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]フェニル}ジベンゾフラン(略称:mmDBFFLBi−II)などのフラン骨格を有する化合物が挙げられる。上述した中でも、芳香族アミン骨格を有する化合物やカルバゾール骨格を有する化合物は、信頼性が良好であり、また、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与するため好ましい。
さらに、正孔注入層111、正孔輸送層112、および電荷発生層116に用いる正孔輸送性の高い物質としては、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を用いることもできる。
また、正孔注入層111、正孔輸送層112、および電荷発生層116に用いる材料としては、上記正孔輸送性の高い物質と、アクセプター性を有する物質との混合層を用いてもよい。この場合、キャリア注入性が良好となり好ましい。用いるアクセプター性物質としては、遷移金属酸化物、例えば、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、酸化モリブデンが特に好ましい。
発光層113は、ゲスト材料として本発明の一態様である有機金属錯体を発光物質として含み、この有機金属錯体よりも三重項励起エネルギーの大きい物質をホスト材料として用いて形成される層である。
また、発光層113は、上記ゲスト材料と、上記ホスト材料の他に、アシスト材料を含む構成としてもよい。ゲスト材料としては、例えば、本発明の一態様である有機金属錯体を用い、ホスト材料としては、例えば、電子輸送性材料を用い、アシスト材料としては、正孔輸送性材料を用いることができる。
上記発光層113におけるホスト材料として用いることのできる電子輸送性材料としては、含窒素複素芳香族化合物のようなπ電子不足型複素芳香族化合物が好ましく、例えば、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)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、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)、9−[4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CO11)、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)、2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール(略称:mDBTBIm−II)などのポリアゾール骨格を有する複素環化合物(オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリアゾール誘導体等)や、2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTPDBq−II)、2−[3’−(ジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−3−イル]ジベンゾ[f、h]キノキサリン(略称:2mDBTBPDBq−II)、2−[3’−(9H−カルバゾール−9−イル)ビフェニル−3−イル]ジベンゾ[f、h]キノキサリン(略称:2mCzBPDBq)、4,6−ビス[3−(フェナントレン−9−イル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mPnP2Pm)、4,6−ビス[3−(4−ジベンゾチエニル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mDBTP2Pm−II)などのジアジン骨格を有する複素環化合物(ピラジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピリダジン誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体等)や、3,5−ビス(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル)ピリジン(略称:35DCzPPy)、1,3,5−トリ[3−(3−ピリジル)フェニル]ベンゼン(略称:TmPyPB)などのピリジン骨格を有する複素環化合物(ピリジン誘導体、キノリン誘導体、ジベンゾキノリン誘導体等)が挙げられる。上述した中でも、ジアジン骨格を有する複素環化合物やピリジン骨格を有する複素環化合物は、信頼性が良好であり好ましい。特に、ジアジン(ピリミジンやピラジン)骨格を有する複素環化合物は、電子輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。
また、発光層113におけるアシスト材料として用いることのできる正孔輸送性材料としては、正孔注入層111、正孔輸送層112、および電荷発生層116に用いることのできる正孔輸送性の高い物質を用いればよい。
なお、これらの電子輸送性材料および正孔輸送性材料は、青色の領域に吸収スペクトルを有さないことが好ましい。具体的には、吸収スペクトルの吸収端が440nm以下であることが好ましい。
ここで、発光層113において、ゲスト材料として用いる本発明の一態様の有機金属錯体について、以下詳細に説明を行う。
本発明の一態様は、ピリミジン環の3位の窒素が金属に配位し、該ピリミジン環の4位にカルバゾール骨格を有し、該カルバゾール骨格は、金属と結合した有機金属錯体を発光中心とする有機金属錯体である。
また、上記構成において、金属が、第9族元素または第10族元素であると好ましい。金属はイリジウム、白金、パラジウム、またはロジウムのうちから選ばれるのが好ましい。さらに、該第9族元素または第10族元素がイリジウムであると、好ましい。
すなわち、本発明の一態様の有機金属錯体は、一般式(G1−1)で表される構造を含む構成である。
一般式(G1−1)中、R〜R10は、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜6のアルキル基、もしくは置換または無置換の炭素数6〜10のアリール基のいずれかを表す。また、Mは、第9族元素または第10族元素の金属を表す。
また、上述の一般式(G1−1)で表される構造を含む有機金属錯体は、具体的には、一般式(G1−2)、及び/又は一般式(G1−3)で表される。なお、一般式(G1−1)で表される構造を含む有機金属錯体、並びに一般式(G1−2)及び一般式(G1−3)で表される構造を含む有機金属錯体は、本発明の一態様の有機金属錯体である。
一般式(G1−2)中、R〜R10は、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜6のアルキル基、もしくは置換または無置換の炭素数6〜10のアリール基のいずれかを表す。また、Mは、第9族元素または第10族元素の金属を表す。また、Mが第9族元素の時はn=3であり、第10族元素の時はn=2である。
一般式(G1−3)中、R〜R10は、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜6のアルキル基、もしくは置換または無置換の炭素数6〜10のアリール基のいずれかを表す。また、Mは、第9族元素または第10族元素の金属を表す。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。また、Lは、モノアニオン性の配位子を表す。
上記一般式(G1−1)〜(G1−3)に示す有機金属錯体は、第9族元素または第10族元素と配位子が、金属−炭素結合を有していることから、配位子のピリミジン環への電荷の移動(MLCT遷移)が起こり易くなる。このように、MLCT遷移が起こりやすくなる結果、燐光発光のような禁制遷移が生じやすくなる上に、三重項励起寿命も短くなり、該有機金属錯体の発光効率を高める効果を奏する。
また、上記一般式(G1−1)〜(G1−3)に示す有機金属錯体は、ピリミジン環に
第9族元素または第10族元素の金属イオンが配位してオルトメタル化し、バルキーな構造(または、嵩高い構造)を形成するため、濃度消光を抑制することができる。
また、上記一般式(G1−1)〜(G1−3)に示す有機金属錯体は、ピリミジン環の4位にカルバゾール骨格を含む置換基を有している。このように、オルトメタル錯体にみられるMLCT遷移のHOMOに影響を与える含窒素芳香環と、ホールトラップ性の優れたカルバゾール骨格と、が結合した構造とすることにより、EL材料として電気的に安定な物質が得られる。
また、上記一般式(G1−3)中におけ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、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、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、又は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であると好ましい。特に、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であると、ベータジケトン構造を有することで、有機金属錯体の有機溶媒への溶解性が高まり、精製が容易となり好ましい。また、ベータジケトン構造を有することで、発光効率の高い有機金属錯体を得ることができるため好ましい。また、ベータジケトン構造を有することで昇華性が高まり、蒸着性能に優れるという利点がある。
また、上記一般式(G1−3)中におけるモノアニオン性の配位子(L)は、一般式(L1)〜(L7)に示すいずれか1つであることが好ましい。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。
一般式(L1)〜(L7)において、R71〜R109は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のハロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルコキシ基、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキルチオ基を表す。また、A〜Aは、それぞれ独立に、窒素、水素もしくは置換基Rと結合する炭素を表し、置換基Rは炭素数1〜6のアルキル基、ハロゲン基、炭素数1〜6のハロアルキル基、またはフェニル基を表す。
また、上述の一般式(G1−1)〜(G1−3)で表される有機金属錯体としては、構造式(100)〜構造式(117)に示される有機金属錯体を挙げることができる。ただし、本発明はこれに限定されない。

また、本発明の一態様の有機金属錯体の合成方法としては、種々の反応を適用することができる。ここで、一般式(G0)で表される構造を含む有機金属錯体、及び一般式(G1−2)で表される構造を含む有機金属錯体の合成方法について、以下説明を行う。
≪一般式(G0)で表されるカルバゾール−3−イル−ピリミジン誘導体の合成法≫
下記一般式(G0)で表されるカルバゾール−3−イル−ピリミジン誘導体は、以下のような簡便な合成スキーム(a−1)または(a−2)により合成できる。


一般式(G0)において、R〜R10は、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜6のアルキル基、もしくは置換または無置換の炭素数6〜10のアリール基のいずれかを表す。
例えば、一般式(G0)で表されるカルバゾール−3−イル−ピリミジン誘導体は、下記合成スキーム(a−1)に示すように、カルバゾール−3−イル−ボロン酸化合物(A1)とハロゲン化ピリミジン化合物(A2)とをカップリングすることにより得られる。
合成スキーム(a−1)において、Xはハロゲンを表し、R〜R10は、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜6のアルキル基、もしくは置換または無置換の炭素数6〜10のアリール基のいずれかを表す。
また、一般式(G0)で表されるカルバゾール−3−イル−ピリミジン誘導体は、下記合成スキーム(a−2)に示すように、カルバゾールの1,3−ジケトン(A3)とアミジン(A4)を反応させることにより得られる。
合成スキーム(a−2)において、R〜R10は、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜6のアルキル基、もしくは置換または無置換の炭素数6〜10のアリール基のいずれかを表す。
なお、一般式(G0)において、Rが水素の場合は、非特許文献(H.Bredereck,R.Gompper,G.Morlock,「Chemische Berichte」,90,942(1957))に示されるように、カルバゾールの1,3−ジケトン(A3)とホルムアミドを酸触媒存在下で加熱し、反応させることにより得られる。
また、上述の化合物(A1)〜(A4)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、一般式(G0)で表されるカルバゾール−3−イル−ピリミジン誘導体は数多くの種類を合成することができる。したがって、本発明の一態様である有機金属錯体は、その配位子のバリエーションが豊富であるという特徴がある。
≪一般式(G1−2)で表される本発明の一態様の有機金属錯体の合成方法≫
まず、下記合成スキーム(b)に示すように、一般式(G0)で表されるカルバゾール−3−イル−ピリミジン誘導体と、ハロゲンを含む第9族もしくは第10族の金属化合物(塩化ロジウム水和物、塩化パラジウム、塩化イリジウム水和物、ヘキサクロロイリジウム酸アンモニウム、テトラクロロ白金酸カリウム等)、または第9族もしくは第10族の有機金属錯体化合物(アセチルアセトナト錯体、ジエチルスルフィド錯体等)とを混合した後、加熱することにより、一般式(G1−2)で表される構造を有する有機金属錯体を得ることができる。また、この加熱プロセスは、一般式(G0)で表されるカルバゾール−3−イル−ピリミジン誘導体と、ハロゲンを含む第9族もしくは第10族の金属化合物、または第9族もしくは第10族の有機金属錯体化合物とをアルコール系溶媒(グリセロール、エチレングリコール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール等)に溶解した後に行ってもよい。
合成スキーム(b)において、R〜R10は、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜6のアルキル基、もしくは置換または無置換の炭素数6〜10のアリール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。また、Mが第9族元素のときはn=3であり、Mが第10族元素のときはn=2である。
また、本発明の一態様においては、カルバゾール−3−イル−ピリミジン誘導体を配位子とするオルトメタル錯体を得るために、ピリミジンの6位(すなわちR)に置換基が結合していることが好ましい。特にRとして、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜10のアリール基を用いる。このため、Rとして水素を用いた場合と比較して、合成スキーム(b)における収率を高めることができる。
≪一般式(G1−3)で表される本発明の一態様の有機金属錯体の合成方法≫
まず、下記合成スキーム(c−1)に示すように、一般式(G0)で表されるカルバゾール−3−イル−ピリミジン誘導体と、ハロゲンを含む金属化合物(塩化パラジウム、塩化イリジウム、臭化イリジウム、ヨウ化イリジウム、テトラクロロ白金酸カリウムなど)とを無溶媒、またはアルコール系溶媒(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を用いて、不活性ガス雰囲気にて加熱することにより、ハロゲンで架橋された構造を有する有機金属錯体の一種であり、新規物質である複核錯体(P)を得ることができる。加熱手段として特に限定はなく、オイルバス、サンドバス、又はアルミブロックを用いてもよい。また、マイクロ波を加熱手段として用いることも可能である。
合成スキーム(c−1)において、Xはハロゲンを表し、R〜R10は、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜6のアルキル基、もしくは置換または無置換の炭素数6〜10のアリール基のいずれかを表す。また、Mは第9族元素または第10族元素の金属を表す。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。
さらに、下記合成スキーム(c−2)に示すように、上述の合成スキーム(c−1)で得られる複核錯体(P)と、モノアニオン性の配位子の原料HLとを、不活性ガス雰囲気にて反応させることにより、HLのプロトンが脱離してLが中心金属Mに配位し、一般式(G1−3)で表される本発明の一態様である有機金属錯体が得られる。加熱手段として特に限定はなく、オイルバス、サンドバス、又はアルミブロックを用いてもよい。また、マイクロ波を加熱手段として用いることも可能である。
合成スキーム(c−2)において、Lはモノアニオン性の配位子を表し、Xはハロゲンを表し、R〜R10は、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜6のアルキル基、もしくは置換または無置換の炭素数6〜10のアリール基のいずれかを表す。また、Mは第9族元素または第10族元素の金属を表す。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。
このように、本発明の一態様においては、ピリミジン誘導体を配位子とするオルトメタル錯体を得るために、ピリミジン環の4位に置換基が結合している。特に該置換基として、カルバゾール骨格を用いている。このため、ピリミジン環の4位に水素を用いた場合と比較して、合成スキーム(c−1)において生成したハロゲンで架橋された複核金属錯体が合成スキーム(c−2)で表される反応中に分解してしまうことを抑制し、飛躍的に高い収率を得ることができる。
以上によって、本実施の形態である有機金属錯体を合成することができる。
なお、発光層113において、ホスト材料と、上述した有機金属錯体であるゲスト材料と、を含んで形成することにより、発光層113からは、発光効率の高い燐光発光を得ることができる。
以上により、発光層113を形成することができる。
次に、発光層113上に設けられる電子輸送層114は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層114には、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)、BAlq、Zn(BOX)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ))などの金属錯体を用いることができる。また、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−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)、4,4’−ビス(5−メチルベンゾオキサゾール−2−イル)スチルベン(略称:BzOs)などの複素芳香族化合物も用いることができる。また、ポリ(2,5−ピリジン−ジイル)(略称:PPy)、ポリ[(9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(ピリジン−3,5−ジイル)](略称:PF−Py)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(2,2’−ビピリジン−6,6’−ジイル)](略称:PF−BPy)のような高分子化合物を用いることもできる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いてもよい。
また、電子輸送層114は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が2層以上積層したものとしてもよい。
電子注入層115は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層115には、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF)、リチウム酸化物(LiOx)等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウム(ErF)のような希土類金属化合物を用いることができる。また、上述した電子輸送層114を構成する物質を用いることもできる。
または、電子注入層115に、有機化合物と電子供与体(ドナー)とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層114を構成する物質(金属錯体や複素芳香族化合物等)を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン(略称:TTF)等の有機化合物を用いることもできる。
なお、上述した正孔注入層111、正孔輸送層112、発光層113、電子輸送層114、電子注入層115、及び電荷発生層116は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
また、上述した発光素子は、第1の電極101および第2の電極103との間に生じた電位差により電流が流れ、EL層102において正孔と電子とが再結合することにより発光する。そして、この発光は、第1の電極101、及び第2の電極103のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。したがって、第1の電極101および第2の電極103のいずれか一方、または両方が透光性を有する電極となる。
以上により説明した発光素子は、有機金属錯体に基づく燐光発光が得られることから、蛍光性化合物を用いた発光素子と比較し、高効率な発光素子を実現することができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができるものとする。
(実施の形態2)
本実施の形態では、一対の電極間にEL層を有し、EL層に本発明の一態様の有機金属錯体と、他の2種類以上の有機化合物を発光層に用いた発光素子について、図2を用いて説明する。
本実施の形態に示す発光素子は、図2に示すように一対の電極(第1の電極201及び第2の電極202)間にEL層203を有する構造である。なお、EL層203には、少なくとも発光層204を有し、その他、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層などが含まれていても良い。なお、図2において、第1の電極201とEL層203の間の領域、及び第2の電極202とEL層203の間の領域には、上述した正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層などを適宜設ける構成とすることができる。また、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層には、実施の形態1に示した物質を用いることができる。なお、本実施の形態においては、第1の電極201を陽極として用い、第2の電極202を陰極として用いる。
本実施の形態に示す発光層204は、実施の形態1に示した本発明の一態様の有機金属錯体を用いた燐光性化合物205と、第1の有機化合物206、及び第2の有機化合物207が含まれている。なお、燐光性化合物205は、発光層204におけるゲスト材料である。また、第1の有機化合物206、および第2の有機化合物207のうち発光層204に含まれる割合の多い方が、発光層204におけるホスト材料である。
発光層204において、上記ゲスト材料をホスト材料に分散させた構成とすることにより、発光層の結晶化を抑制することができる。また、ゲスト材料の濃度が高いことによる濃度消光を抑制し、発光素子の発光効率を高くすることができる。
なお、第1の有機化合物206、及び第2の有機化合物207のそれぞれの三重項励起エネルギーの準位(T1準位)は、燐光性化合物205のT1準位よりも高いことが好ましい。第1の有機化合物206(又は第2の有機化合物207)のT1準位が燐光性化合物205のT1準位よりも低いと、発光に寄与する燐光性化合物205の三重項励起エネルギーを第1の有機化合物206(又は第2の有機化合物207)が消光(クエンチ)してしまい、発光効率の低下を招くためである。
ここで、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動効率を高めるため、分子間の移動機構として知られているフェルスター機構(双極子−双極子相互作用)およびデクスター機構(電子交換相互作用)を考慮した上で、ホスト材料の発光スペクトル(一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光スペクトル、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光スペクトル)とゲスト材料の吸収スペクトル(より詳細には、最も長波長(低エネルギー)側の吸収帯におけるスペクトル)との重なりが大きくなることが好ましい。しかしながら通常の燐光性のゲスト材料の場合、ホスト材料の蛍光スペクトルを、ゲスト材料の最も長波長(低エネルギー)側の吸収帯における吸収スペクトルと重ねることは困難である。なぜならば、そのようにしてしまうと、ホスト材料の燐光スペクトルは蛍光スペクトルよりも長波長(低エネルギー)側に位置するため、ホスト材料のT1準位が燐光性化合物のT1準位を下回ってしまい、上述したクエンチの問題が生じてしまうからである。一方、クエンチの問題を回避するため、ホスト材料のT1準位が燐光性化合物のT1準位を上回るように設計すると、今度はホスト材料の蛍光スペクトルが短波長(高エネルギー)側にシフトするため、その蛍光スペクトルはゲスト材料の最も長波長(低エネルギー)側の吸収帯における吸収スペクトルと重ならなくなる。したがって、ホスト材料の蛍光スペクトルをゲスト材料の最も長波長(低エネルギー)側の吸収帯における吸収スペクトルと重ね、ホスト材料の一重項励起状態からのエネルギー移動を最大限に高めることは、通常困難である。
そこで本実施形態においては、第1の有機化合物206、及び第2の有機化合物207は、励起錯体を形成する組み合わせであることが好ましい。この場合、発光層204におけるキャリア(電子及びホール)の再結合の際に第1の有機化合物206と第2の有機化合物207は、励起錯体(エキサイプレックスとも言う)を形成する。これにより、発光層204において、第1の有機化合物206の蛍光スペクトルおよび第2の有機化合物207の蛍光スペクトルは、より長波長側に位置する励起錯体の発光スペクトルに変換される。そして、励起錯体の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとの重なりが大きくなるように、第1の有機化合物と第2の有機化合物を選択すれば、一重項励起状態からのエネルギー移動を最大限に高めることができる。なお、三重項励起状態に関しても、ホスト材料ではなく励起錯体からのエネルギー移動が生じると考えられる。
燐光性化合物205としては、実施の形態1で示した本発明の一態様である有機金属錯体を用いる。また、第1の有機化合物206、及び第2の有機化合物207としては、電子を受け取りやすい化合物(電子トラップ性化合物)と、ホールを受け取りやすい化合物(正孔トラップ性化合物)と、を組み合わせることが好ましい。
ホールを受け取りやすい化合物としては、例えば、4−フェニル−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBA1BP)、3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)、4,4’,4’’−トリス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:1’−TNATA)、2,7−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]−スピロ−9,9’−ビフルオレン(略称:DPA2SF)、N,N’−ビス(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N,N’−ジフェニルベンゼン−1,3−ジアミン(略称:PCA2B)、(9,9−ジメチル−2−ジフェニルアミノ−9H−フルオレン−7−イル)ジフェニルアミン(略称:DPNF)、4−フェニルジフェニル−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)アミン(略称:PCA1BP)、N,N’,N’’−トリフェニル−N,N’,N’’−トリス(9−フェニルカルバゾール−3−イル)ベンゼン−1,3,5−トリアミン(略称:PCA3B)、2−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]スピロ−9,9’−ビフルオレン(略称:PCASF)、2−[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]−スピロ−9,9’−ビフルオレン(略称:DPASF)、N,N−ジ(ビフェニル−4−イル)−N−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)アミン(略称:PCzBBA1)、N,N’−ビス[4−(カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニル−9,9−ジメチルフルオレン−2,7−ジアミン(略称:YGA2F)、4,4−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:TPD)、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、N−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−N−{9,9−ジメチル−2−[N’−フェニル−N’−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)アミノ]−9H−フルオレン−7−イル}フェニルアミン(略称:DFLADFL)、3−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3−[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzDPA1)、3,6−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzDPA2)、4,4’−ビス(N−{4−[N’−(3−メチルフェニル)−N’−フェニルアミノ]フェニル}−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)、3,6−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−(1−ナフチル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzTPN2)、3,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)が挙げられる。
上述した第1の有機化合物206及び第2の有機化合物207は、励起錯体を形成できる組み合わせの一例であり、励起錯体の発光スペクトルが、燐光性化合物205の吸収スペクトルと重なり、励起錯体の発光スペクトルのピークが、燐光性化合物205の吸収スペクトルのピークよりも長波長であればよい。
なお、電子を受け取りやすい化合物とホールを受け取りやすい化合物で第1の有機化合物206と第2の有機化合物207を構成する場合、その混合比によってキャリアバランスを制御することができる。具体的には、第1の有機化合物:第2の有機化合物=1:9〜9:1(重量比)の範囲が好ましい。
本実施の形態で示した発光素子は、励起錯体の発光スペクトルと燐光性化合物の吸収スペクトルとの重なりを利用したエネルギー移動により、エネルギー移動効率を高めることができるため、外部量子効率の高い発光素子を実現することができる。
なお、本発明に含まれる別の構成として、燐光性化合物205(ゲスト材料)の他の2種類の有機化合物として、正孔トラップ性のホスト材料、および電子トラップ性のホスト材料を用いて発光層204を形成し、2種類のホスト材料中に存在するゲスト分子に正孔と電子を導いて、ゲスト分子を励起状態とする現象(すなわち、Guest Coupled with Complementary Hosts:GCCH)が得られるように発光層204を形成する構成も可能である。
この時、正孔トラップ性のホスト材料、および電子トラップ性のホスト材料としては、それぞれ、上述した正孔を受け取りやすい化合物、および電子を受け取りやすい化合物を用いることができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができるものとする。
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様として、電荷発生層を挟んでEL層を複数有する構造の発光素子(以下、タンデム型発光素子という)について説明する。
本実施の形態に示す発光素子は、図3(A)に示すように一対の電極(第1の電極301および第2の電極304)間に、複数のEL層(第1のEL層302(1)、第2のEL層302(2))を有するタンデム型発光素子である。
本実施の形態において、第1の電極301は、陽極として機能する電極であり、第2の電極304は陰極として機能する電極である。なお、第1の電極301および第2の電極304は、実施の形態1と同様な構成を用いることができる。また、複数のEL層(第1のEL層302(1)、第2のEL層302(2))は、実施の形態1または実施の形態2で示したEL層と同様な構成であっても良いが、いずれかが同様の構成であっても良い。すなわち、第1のEL層302(1)と第2のEL層302(2)は、同じ構成であっても異なる構成であってもよく、その構成は実施の形態1または実施の形態2と同様なものを適用することができる。
また、複数のEL層(第1のEL層302(1)、第2のEL層302(2))の間には、電荷発生層305が設けられている。電荷発生層305は、第1の電極301と第2の電極304に電圧を印加したときに、一方のEL層に電子を注入し、他方のEL層に正孔を注入する機能を有する。本実施の形態の場合には、第1の電極301に第2の電極304よりも電位が高くなるように電圧を印加すると、電荷発生層305から第1のEL層302(1)に電子が注入され、第2のEL層302(2)に正孔が注入される。
なお、電荷発生層305は、光の取り出し効率の点から、可視光に対して透光性を有する(具体的には、電荷発生層305に対する可視光の透過率が、40%以上)ことが好ましい。また、電荷発生層305は、第1の電極301や第2の電極304よりも低い導電率であっても機能する。
電荷発生層305は、正孔輸送性の高い有機化合物に電子受容体(アクセプター)が添加された構成であっても、電子輸送性の高い有機化合物に電子供与体(ドナー)が添加された構成であってもよい。また、これらの両方の構成が積層されていても良い。
正孔輸送性の高い有機化合物に電子受容体が添加された構成とする場合において、正孔輸送性の高い有機化合物としては、例えば、NPBやTPD、TDATA、MTDATA、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い有機化合物であれば、上記以外の物質を用いても構わない。
また、電子受容体としては、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F4−TCNQ)、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
一方、電子輸送性の高い有機化合物に電子供与体が添加された構成とする場合において、電子輸送性の高い有機化合物としては、例えば、Alq、Almq、BeBq、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等を用いることができる。また、この他、Zn(BOX)、Zn(BTZ)などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、PBDやOXD−7、TAZ、BPhen、BCPなども用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質である。また、第2のピリミジン骨格を含む有機化合物を用いても良い。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い有機化合物であれば、上記以外の物質を用いても構わない。
また、電子供与体としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類金属または元素周期表における第13族に属する金属およびその酸化物、炭酸塩を用いることができる。具体的には、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、イッテルビウム(Yb)、インジウム(In)、酸化リチウム、炭酸セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化合物を電子供与体として用いてもよい。
なお、上述した材料を用いて電荷発生層305を形成することにより、EL層が積層された場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。
図3(A)に示す発光素子においては、EL層を2層有する発光素子について説明したが、図3(B)に示すように、n層(ただし、nは、3以上)のEL層を積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。本実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複数のEL層を有する場合、EL層とEL層との間に電荷発生層を配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での発光が可能である。電流密度を低く保てるため、長寿命素子を実現できる。また、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い発光装置を実現することができる。
また、それぞれのEL層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、2つのEL層を有する発光素子において、第1のEL層の発光色と第2のEL層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から得られた光と混合すると、白色発光を得ることができる。
また、3つのEL層を有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第1のEL層の発光色が赤色であり、第2のEL層の発光色が緑色であり、第3のEL層の発光色が青色である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、EL層に有機金属錯体を含む発光素子を用いた発光装置について、図4を用いて説明する。
本実施の形態に示す発光装置は、一対の電極間での光の共振効果を利用した微小光共振器(マイクロキャビティー)構造を有しており、図4に示す様に一対の電極(反射電極451及び半透過・半反射電極452)間に少なくともEL層455を有する構造である発光素子を、複数有している。また、EL層455は、少なくとも発光領域となる第1の発光層454B、第2の発光層454G、及び第3の発光層454Rを有し、その他、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層などが含まれていてもよい。なお、第1の発光層454B、第2の発光層454G、及び第3の発光層454Rの少なくとも一つの層には、本発明の一態様である有機金属錯体が含まれている。
本実施の形態では、図4に示すように構造の異なる発光素子(第1の発光素子450R、第2の発光素子450G、第3の発光素子450B)を有した発光装置について説明する。
第1の発光素子450Rは、反射電極451上に第1の透明導電層453aと、EL層455と、半透過・半反射電極452と、が順次積層された構造を有する。また、第2の発光素子450Gは、反射電極451上に第2の透明導電層453bと、EL層455と、半透過・半反射電極452と、が順次積層された構造を有する。また、第3の発光素子450Bは、反射電極451上にEL層455と、半透過・半反射電極452と、が順次積層された構造を有する。
なお、上記発光素子(第1の発光素子450R、第2の発光素子450G、及び第3の発光素子450B)において、反射電極451、EL層455、半透過・半反射電極452は共通である。
また、EL層455は、第1の発光層454Bと、第2の発光層454Gと、第3の発光層454Rと、を含んだ構造である。なお、第1の発光層454Bは、420nm以上480nm以下の波長領域にピークをもつ光(λ)を発光し、第2の発光層454Gは、500nm以上550nm以下の波長領域にピークを持つ光(λ)を発光し、第3の発光層454Rは、600nm以上760nm以下の波長領域にピークを持つ光(λ)を発光する。これにより、いずれの発光素子(第1の発光素子450R、第2の発光素子450G、第3の発光素子450B)でも、第1の発光層454B、第2の発光層454G、および第3の発光層454Rからの発光が重ね合わされた、すなわち可視光領域に渡るブロードな光を発光させることができる。なお、上記より、波長の長さは、λ<λ<λとなる関係であるとする。
本実施の形態に示す各発光素子は、それぞれ反射電極451と半透過・半反射電極452との間にEL層455を挟んでなる構造を有しており、EL層455に含まれる各発光層から全方向に射出される発光は、微小光共振器(マイクロキャビティー)としての機能を有する反射電極451と半透過・半反射電極452とによって共振される。なお、反射電極451は、反射性を有する導電性材料により形成され、その膜に対する可視光の反射率が40%〜100%、好ましくは70%〜100%であり、かつその抵抗率が1×10−2Ωcm以下の膜であるとする。また、半透過・半反射電極452は、反射性を有する導電性材料と光透過性を有する導電性材料とにより形成され、その膜に対する可視光の反射率が20%〜80%、好ましくは40%〜70%であり、かつその抵抗率が1×10−2Ωcm以下の膜であるとする。
また、本実施の形態では、各発光素子で、第1の発光素子450Rと第2の発光素子450Gにそれぞれ設けられた透明導電層(第1の透明導電層453a、第2の透明導電層453b)の厚みを変えることにより、発光素子毎に反射電極451と半透過・半反射電極452の間の光学的距離を変えている。つまり、各発光素子の各発光層から発光するブロードな光は、反射電極451と半透過・半反射電極452との間において、共振する波長の光を強め、共振しない波長の光を減衰させることができるため、素子毎に反射電極451と半透過・半反射電極452の間の光学的距離を変えることにより、異なる波長の光を取り出すことができる。
なお、光学的距離(光路長ともいう)とは、実際の距離に屈折率をかけたものであり、本実施の形態においては、実膜厚にn(屈折率)をかけたものを表している。すなわち、「光学的距離=実膜厚×n(屈折率)」である。
また、第1の発光素子450Rでは、反射電極451から半透過・半反射電極452までの光学的距離をmλ/2(ただし、mは1以上の自然数)、第2の発光素子450Gでは、反射電極451から半透過・半反射電極452までの光学的距離をmλ/2(ただし、mは1以上の自然数)、第3の発光素子450Bでは、反射電極451から半透過・半反射電極452までの光学的距離をmλ/2(ただし、mは1以上の自然数)としている。
以上より、第1の発光素子450Rからは、主としてEL層455に含まれる第3の発光層454Rで発光した光(λ)が取り出され、第2の発光素子450Gからは、主としてEL層455に含まれる第2の発光層454Gで発光した光(λ)が取り出され、第3の発光素子450Bからは、主としてEL層455に含まれる第1の発光層454Bで発光した光(λ)が取り出される。なお、各発光素子から取り出される光は、半透過・半反射電極452側からそれぞれ射出される。
また、上記構成において、反射電極451から半透過・半反射電極452までの光学的距離は、厳密には反射電極451における反射領域から半透過・半反射電極452における反射領域までの距離である。しかし、反射電極451や半透過・半反射電極452における反射領域の位置を厳密に決定することは困難であるため、反射電極451と半透過・半反射電極452の任意の位置を反射領域と仮定することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。
次に、第1の発光素子450Rにおいて、第3の発光層454Rからの発光のうち、反射電極451によって反射されて戻ってきた光(第1の反射光)は、第3の発光層454Rから半透過・半反射電極452に直接入射する光(第1の入射光)と干渉を起こすため、反射電極451と第3の発光層454Rの光学的距離を(2n−1)λ/4(ただし、nは1以上の自然数)に調節する。光学的距離を調節することにより、第1の反射光と第1の入射光との位相を合わせ、第3の発光層454Rからの発光を増幅させることができる。
なお、反射電極451と第3の発光層454Rとの光学的距離とは、厳密には反射電極451における反射領域と第3の発光層454Rにおける発光領域との光学的距離ということができる。しかし、反射電極451における反射領域や第3の発光層454Rにおける発光領域の位置を厳密に決定することは困難であるため、反射電極451と第3の発光層454Rの任意の位置を、それぞれ反射領域、発光領域と仮定することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。
次に、第2の発光素子450Gにおいて、第2の発光層454Gからの発光のうち、反射電極451によって反射されて戻ってきた光(第2の反射光)は、第2の発光層454Gから半透過・半反射電極452に直接入射する光(第2の入射光)と干渉を起こすため、反射電極451と第2の発光層454Gの光学的距離を(2n−1)λ/4(ただし、nは1以上の自然数)に調節する。光学的距離を調節することにより、第2の反射光と第2の入射光との位相を合わせ、第2の発光層454Gからの発光を増幅させることができる。
なお、反射電極451と第2の発光層454Gとの光学的距離とは、厳密には反射電極451における反射領域と第2の発光層454Gにおける発光領域との光学的距離ということができる。しかし、反射電極451における反射領域や第2の発光層454Gにおける発光領域の位置を厳密に決定することは困難であるため、反射電極451と第2の発光層454Gの任意の位置を、それぞれ反射領域、発光領域と仮定することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。
次に、第3の発光素子450Bにおいて、第1の発光層454Bからの発光のうち、反射電極451によって反射されて戻ってきた光(第3の反射光)は、第1の発光層454Bから半透過・半反射電極452に直接入射する光(第3の入射光)と干渉を起こすため、反射電極451と第1の発光層454Bの光学的距離を(2n−1)λ/4(ただし、nは1以上の自然数)に調節する。光学的距離を調節することにより、第3の反射光と第3の入射光との位相を合わせ、第1の発光層454Bからの発光を増幅させることができる。
なお、反射電極451と第1の発光層454Bとの光学的距離とは、厳密には反射電極451における反射領域と第1の発光層454Bにおける発光領域との光学的距離ということができる。しかし、反射電極451における反射領域や第1の発光層454Bにおける発光領域の位置を厳密に決定することは困難であるため、反射電極451と第1の発光層454Bの任意の位置を、それぞれ反射領域、発光領域と仮定することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。
なお、上記構成において、いずれの発光素子もEL層に複数の発光層を有する構造を有しているが、本発明はこれに限られることはなく、例えば、実施の形態3で説明したタンデム型(積層型)発光素子の構成と組み合わせて、一つの発光素子に電荷発生層を挟んで複数のEL層を設け、それぞれのEL層に単数または複数の発光層を形成する構成としてもよい。
本実施の形態で示した発光装置は、マイクロキャビティー構造を有しており、同じEL層を有していても発光素子毎に異なる波長の光を取り出すことができるためRGBの塗り分けが不要となる。従って、高精細化を実現することが容易であるなどの理由からフルカラー化を実現する上で有利である。また、特定波長の正面方向の発光強度を強めることが可能となるため、低消費電力化を図ることができる。この構成は、3色以上の画素を用いたカラーディスプレイ(画像表示装置)に適用する場合に、特に有用であるが、照明などの用途に用いてもよい。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができるものとする。
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を用いた発光装置について、図5を用いて説明する。
本発明の一態様である発光素子を用いた発光装置は、パッシブマトリクス型の発光装置でもアクティブマトリクス型の発光装置でもよい。なお、本実施の形態に示す発光装置には、他の実施形態で説明した発光素子を適用することが可能である。
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を用いた発光装置として、アクティブマトリクス型の発光装置について図5を用いて説明する。
なお、図5(A)は、発光装置を示す上面図であり、図5(B)は、図5(A)の鎖線X−Yの断面図に相当する。本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は、素子基板501上に設けられた画素部502と、駆動回路部(ソース線駆動回路)503と、駆動回路部(ゲート線駆動回路)504と、を有する。画素部502、駆動回路部503、及び駆動回路部504は、シール材505によって、素子基板501と封止基板506との間に封止されている。
また、素子基板501上には、駆動回路部503、及び駆動回路部504に外部からの信号(例えば、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信号等)や電位を伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線507が設けられる。ここでは、外部入力端子としてFPC508を設ける例を示している。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態も含むものとする。
次に、断面構造について図5(B)を用いて説明する。素子基板501上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、ソース線駆動回路である駆動回路部503と、画素部502が示されている。
駆動回路部503は、nチャネル型TFT509とpチャネル型TFT510とを組み合わせたCMOS回路が形成される例を示している。なお、駆動回路部を形成する回路は、種々のCMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。
また、画素部502はスイッチング用TFT511と、電流制御用TFT512と電流制御用TFT512の配線(ソース電極又はドレイン電極)に電気的に接続された第1の電極513とを含む複数の画素により形成される。なお、第1の電極513の端部を覆って絶縁物514が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂を用いることにより形成する。なお、本実施の形態においては、第1の電極513を陽極として用い、第2の電極516を陰極として用いる。
また、上層に積層形成される膜の被覆性を良好なものとするため、絶縁物514の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにするのが好ましい。例えば、絶縁物514の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物514の上端部に曲率半径(0.2μm〜3μm)を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物514として、ネガ型の感光性樹脂、またはポジ型の感光性樹脂のいずれも使用することができ、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン等、の両者を使用することができる。
第1の電極513上には、EL層515及び第2の電極516が積層形成されている。EL層515は、少なくとも発光層が設けられており、発光層には、本発明の一態様である有機金属錯体が含まれている。また、EL層515には、発光層の他に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層等を適宜設けることができる。
なお、第1の電極513、EL層515及び第2の電極516との積層構造で、発光素子517が形成されている。第1の電極513、EL層515及び第2の電極516の用いる材料としては、実施の形態1に示す材料を用いることができる。また、ここでは図示しないが、第2の電極516は外部入力端子であるFPC508に電気的に接続されている。
また、図5(B)に示す断面図では発光素子517を1つのみ図示しているが、画素部502において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。画素部502には、3種類(R、G、B)の発光が得られる発光素子をそれぞれ選択的に形成し、フルカラー表示可能な発光装置を形成することができる。また、カラーフィルタと組み合わせることによってフルカラー表示可能な発光装置としてもよい。
さらに、シール材505で封止基板506を素子基板501と貼り合わせることにより、素子基板501、封止基板506、およびシール材505で囲まれた空間518に発光素子517が備えられた構造になっている。なお、空間518には、不活性気体(窒素やアルゴン等)が充填される場合の他、シール材505で充填される構成も含むものとする。
なお、シール材505にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板506に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiber 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、アクティブマトリクス型の発光装置を得ることができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態6)
本実施の形態では、上記実施の形態に示す本発明の一態様の発光装置をその一部に含む電子機器について説明する。電子機器としては、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、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、タブレット型端末、携帯電話、携帯型ゲーム機又は電子書籍等)、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6、及び図7に示す。
図6(A)は、本発明の一態様に係るテレビ装置であり、筐体611、支持台612、表示部613、スピーカー部614、ビデオ入力端子615等を含む。このテレビ装置において、表示部613には、本発明の一態様の発光装置を適用することができる。本発明の一態様の発光装置は、低駆動電圧で、高い電流効率が得られるため、本発明の一態様の発光装置を適用することで、消費電力の低減されたテレビ装置を得ることができる。
図6(B)は、本発明の一態様に係るコンピュータであり、本体621、筐体622、表示部623、キーボード624、外部接続ポート625、ポインティングデバイス626等を含む。このコンピュータにおいて、表示部623には、本発明の一態様の発光装置を適用することができる。本発明の一態様の発光装置は、低駆動電圧で、高い電流効率が得られるため、本発明の一態様の発光装置を適用することで、消費電力の低減されたコンピュータを得ることができる。
図6(C)は、本発明の一態様に係る携帯電話であり、本体631、筐体632、表示部633、音声入力部634、音声出力部635、操作キー636、外部接続ポート637、アンテナ638等を含む。この携帯電話において、表示部633には、本発明の一態様の発光装置を適用することができる。本発明の一態様の発光装置は、低駆動電圧で、高い電流効率が得られるため、本発明の一態様の発光装置を適用することで、消費電力の低減された携帯電話を得ることができる。
図6(D)は、本発明の一態様に係るデジタルビデオカメラであり、本体641、表示部642、筐体643、外部接続ポート644、リモコン受信部645、受像部646、バッテリー647、音声入力部648、操作キー649、接眼部650等を含む。このデジタルビデオカメラにおいて、表示部642には、本発明の一態様の発光装置を適用することができる。本発明の一態様の発光装置は、低駆動電圧で、高い電流効率が得られるため、本発明の一態様の発光装置を適用することで、消費電力の低減されたカメラを得ることができる。
図7は、タブレット型端末の一例を示しており、図7(A−1)乃至図7(A−3)は、タブレット型端末5000を示し、図7(B)は、タブレット型端末6000を示している。
図7(A−1)乃至図7(A−3)に示すタブレット型端末5000において、図7(A−1)は正面図を、図7(A−2)は側面図を、図7(A−3)は背面図を、それぞれ示している。また、図7(B)に示すタブレット型端末6000においては、正面図を示している。
タブレット型端末5000は、筐体5001、表示部5003、電源ボタン5005、前面カメラ5007、背面カメラ5009、第1の外部接続端子5011、及び第2の外部接続端子5013などにより構成されている。
また、表示部5003は、筐体5001に組み込まれており、タッチパネルとしても用いることができる。例えば、表示部5003上にアイコン5015等を表示させて、メールや、スケジュール管理といった作業を行うことができる。また、筐体5001には、正面側に前面カメラ5007が組み込まれており、使用者側の映像を撮影することができる。また、筐体5001には、背面側に背面カメラ5009が組み込まれており、使用者と反対側の映像を撮影することができる。また、筐体5001には、第1の外部接続端子5011、及び第2の外部接続端子5013を備えており、例えば、第1の外部接続端子5011により、イヤホン等に音声を出力し、第2の外部接続端子5013により、データの移動等を行うことができる。
次に、図7(B)に示すタブレット型端末6000は、第1の筐体6001、第2の筐体6003、ヒンジ部6005、第1の表示部6007、第2の表示部6009、電源ボタン6011、第1のカメラ6013、第2のカメラ6015などにより構成されている。
また、第1の表示部6007は、第1の筐体6001に組み込まれており、第2の表示部6009は、第2の筐体6003に組み込まれている。第1の表示部6007、及び第2の表示部6009は、例えば、第1の表示部6007を表示用パネルとして使用し、第2の表示部6009をタッチパネルとする。第1の表示部6007に表示されたテキストアイコン6017を確認し、第2の表示部6009に表示させたアイコン6019、またはキーボード6021(実際には第2の表示部6009に表示されたキーボード画像)を用いて、画像の選択、または文字の入力等を行うことができる。もちろん、第1の表示部6007がタッチパネルであり、第2の表示部6009が表示用パネルといった構成や、第1の表示部6007、及び第2の表示部6009ともにタッチパネルといった構成としてもよい。
また、第1の筐体6001と、第2の筐体6003は、ヒンジ部6005により接続されており、第1の筐体6001と、第2の筐体6003と、を開閉することができる。このような構成とすることにより、タブレット型端末6000を持ち運ぶ際に、第1の筐体6001に組み込まれた表示部6007と、第2の筐体6003に組み込まれた表示部6009と、を合わせることで、表示部6007、及び表示部6009の表面(例えば、プラスチック基板等)を保護することができるので好適である。
また、第1の筐体6001と第2の筐体6003は、ヒンジ部6005により、分離できる構成としても良い(所謂コンバーチブル型)。このような構成とすることで、例えば、第1の筐体6001を縦置きとし、第2の筐体6003を横置きとして使用するといったように、使用範囲が広がるので好適である。
また、第1のカメラ6013、及び第2のカメラ6015により、3D画像の撮影を行うこともできる。
また、タブレット型端末5000、及びタブレット型端末6000は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。例えば、無線により、インターネット等に接続し、所望の情報を購入し、ダウンロードする構成とすることも可能である。
また、タブレット型端末5000、及びタブレット型端末6000は、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入力機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、等を有することができる。また、外光の光量に応じて表示の輝度を最適にすることができる光センサや、ジャイロ、加速度センサの傾きを検出するセンサなどといった検出装置を内蔵させてもよい。
上記タブレット型端末5000の表示部5003、タブレット型端末6000の第1の表示部6007、または/および第2の表示部6009には、本発明の一態様の発光装置を適用することができる。本発明の一態様の発光装置は、低駆動電圧で、高い発光効率が得られるため、消費電力の低減されたタブレット型端末を得ることができる。
以上のように、本発明の一態様の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。本発明の一態様の発光装置を用いることにより、消費電力の低減された電子機器を得ることができる。
また、本発明の一態様の発光装置は、照明装置として用いることもできる。図8(A)は、本発明の一態様の発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例である。図8(A)に示した液晶表示装置は、筐体701、液晶層702、バックライト703、筐体704を有し、液晶層702は、ドライバIC705と接続されている。また、バックライト703は、本発明の一態様の発光装置が用いられおり、端子706により、電流が供給されている。
このように本発明の一態様の発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、低消費電力のバックライトが得られる。また、本発明の一態様の発光装置は、面発光の照明装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化も可能である。従って、低消費電力であり、大面積化された液晶表示装置を得ることができる。
次に、図8(B)は、本発明の一態様の発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例である。図8(B)に示す電気スタンドは、筐体801と、光源802を有し、光源802として、本発明の一態様の発光装置が用いられている。低駆動電圧で、高い電流効率が得られるため、本発明の一態様の発光装置を適用することで、低消費電力の電気スタンドを得ることが可能となる。
次に、図8(C)は、本発明の一態様の発光装置を、室内の照明装置901として用いた例である。本発明の一態様の発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、本発明の一態様の発光装置は、低駆動電圧で、高い電流効率が得られるため、本発明の一態様の発光装置を適用することで、低消費電力の照明装置を得ることが可能となる。このように、本発明の一態様の発光装置を、室内の照明装置901として用いた部屋に、図6(A)で説明したような、本発明の一態様のテレビ装置902を設置して公共放送や映画を鑑賞することができる。
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。
≪合成例1≫
本合成例1では、実施形態1の構造式(100)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、ビス[3−(6−tert−ブチル−4−ピリミジニル−κN3)−9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル−κC](2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III)(略称:Ir(tBupczpm)(dpm))の合成例を具体的に例示する。
<構造式(100)で示すIr(tBupczpm)(dpm)の合成法>
まず、下記構造式(100)で示すIr(tBupczpm)(dpm)の合成法の一例について説明する。
<ステップ1;4−tert−ブチル−6−ヒドロキシピリミジンの合成>
まず、ホルムアミジン酢酸塩7.2g、ナトリウムメトキシド7.5g、メタノール70mLを100mL三口フラスコに入れ、この混合溶液に4,4−ジメチルオキソ吉草酸メチル10gを加え、室温で24時間撹拌した。所定時間経過後、この混合溶液に、水17mLと酢酸7.2mLの混合溶液を加え、室温で撹拌した。この混合物を濃縮し、得られた残渣を水に溶解し、酢酸エチルで抽出した。得られた抽出溶液を飽和食塩水で洗浄し、有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させた。硫酸マグネシウムを自然ろ過で取り除き、ろ液を濃縮して固体を得た。この固体を酢酸エチルで洗浄し、4−tert−ブチル−6−ヒドロキシピリミジンを得た(白色粉末、収率49%)。ステップ1の合成スキームを下記(d−1)に示す。
<ステップ2;4−tert−ブチル−6−クロロピリミジンの合成>
次に、上記ステップ1で得た4−tert−ブチル−6−ヒドロキシピリミジン4.7g、塩化ホスホリル14mLを50mL三口フラスコに入れ、1.5時間加熱還流した。還流後、減圧下にて塩化ホスホリルを留去した。得られた残渣をジクロロメタンに溶解し、水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。得られた有機層に無水硫酸マグネシウムを加え、乾燥させた。硫酸マグネシウムを自然ろ過で取り除き、ろ液を濃縮した。得られた残渣を、ヘキサン:酢酸エチル=10:1を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、4−tert−ブチル−6−クロロピリミジンを得た(白色粉末、収率78%)。ステップ2の合成スキームを下記(d−2)に示す。
<ステップ3;4−tert−ブチル−6−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ピリミジン(略称:HtBupczpm)の合成>
次に、上記ステップ2で得た4−tert−ブチル−6−クロロピリミジン1.00gと9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イルボロン酸3.44g、炭酸ナトリウム1.32g、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:PdCl(PPh)0.050g、水20mL、DMF20mL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。このフラスコにマイクロ波(2.45GHz 100W)を60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、飽和食塩水で洗浄し、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、硫酸マグネシウムを取り除いた。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ヘキサン:酢酸エチル=2:1を展開溶媒とするフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製し、目的のピリミジン誘導体HtBupczpmを得た(白色粉末、収率95%)。なお、マイクロ波の照射はマイクロ波合成装置(CEM社製 Discover)を用いた。ステップ3の合成スキームを下記(d−3)に示す。
<ステップ4;ジ−μ−クロロ−テトラキス[3−(6−tert−ブチル−4−ピリミジニル−κN3)−9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル−κC]ジイリジウム(III)(略称:[Ir(tBupczpm)Cl])の合成>
次に、2−エトキシエタノール30mLと水10mL、上記ステップ3で得たHtBupczpm(略称)2.10g、塩化イリジウム水和物(IrCl・HO)(Sigma−Aldrich社製)0.80g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1時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで吸引ろ過、洗浄し、複核錯体[Ir(tBupczpm)Cl]を得た(緑色粉末、収率72%)。また、ステップ4の合成スキームを下記(d−4)に示す。
<ステップ5;Ir(tBupczpm)(dpm)の合成>
さらに、2−エトキシエタノール30mL、上記ステップ4で得た複核錯体[Ir(tBupczpm)Cl] 0.93g、ジピバロイルメタン(略称:Hdpm)0.26g、炭酸ナトリウム0.50g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 200W)を60分間照射することで加熱した。ここで更に、Hdpm 0.26gを加え、フラスコに、マイクロ波(2.45GHz 200W)を60分間照射することで加熱した。溶媒を留去し、得られた残渣をエタノールで吸引ろ過した。得られた固体を水、エタノールで洗浄した。得られた固体をジクロロメタンに溶かし、セライト、アルミナ、セライトの順で積層した濾過補助剤を通して濾過した後、ジクロロメタンとエタノールの混合溶媒にて再結晶した。得られた固体を、ヘキサン:酢酸エチル=5:1を展開溶媒とするフラッシュカラムクロマトグラフィーにより精製した後、ジクロロメタンとエタノールの混合溶媒にて再結晶することにより、本発明の一態様である有機金属錯体Ir(tBupczpm)(dpm)を黄橙色粉末として得た(収率21%)。ステップ5の合成スキームを下記(d−5)に示す。
なお、上記ステップ5で得られた黄橙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1において、上述の構造式(100)で表される本発明の一態様である有機金属錯体Ir(tBupczpm)(dpm)が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(DMSO−d6):0.87(s,18H),1.45(s,18H),5.58(s,1H),6.19(s,2H),7.18(d,2H),7.21(t,2H),7.28−7.30(m,6H),7.39(t,2H),7.50(t,4H),8.14(d,2H),8.23(s,2H),8.71(s,2H),8.94(s,2H).
次に、Ir(tBupczpm)(dpm)のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、ジクロロメタン溶液(0.059mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用い、脱気したジクロロメタン溶液(0.059mmol/L)を石英セルに入れ、室温で測定を行った。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図10に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度および発光強度を表す。また、図10において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。なお、図10に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.059mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図10に示す通り、本発明の一態様である有機金属錯体Ir(tBupczpm)(dpm)は、549nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは黄緑色の発光が観測された。
次に、本実施例で得られたIr(tBupczpm)(dpm)を液体クロマトグラフ質量分析(Liquid Chromatography Mass Spectrometry,略称:LC/MS分析)によって分析した。
LC/MS分析としては、LC(液体クロマトグラフィー)分離をウォーターズ社製Acquity UPLCにより、MS分析(質量分析)をウォーターズ社製Xevo G2 Tof MSにより行った。LC分離で用いたカラムはAcquity UPLC BEH C8 (2.1×100mm 1.7μm)、カラム温度は40℃とした。移動相は移動相Aをアセトニトリル、移動相Bを0.1%ギ酸水溶液とした。また、サンプルは任意の濃度のIr(tBupczpm)(dpm)をクロロホルムに溶解し、アセトニトリルで希釈して調整し、注入量は5.0μLとした。
LC分離には移動相の組成を変化させるグラジエント法を用い、測定開始後0分から1分までが、移動相A:移動相B=85:15、その後組成を変化させ、10分における移動相Aと移動相Bとの比が移動相A:移動相B=95:5となるようにした。組成の変化はリニアに変化させた。
MS分析では、エレクトロスプレーイオン化法(ElectroSpray Ionization、略称:ESI)によるイオン化を行い、キャピラリー電圧を3.0kV、サンプルコーン電圧を30V、検出をポジティブモードで行った。なお、測定する質量範囲はm/z=100〜1300とした。
以上の条件で分離、イオン化されたm/z=1129.48の成分を衝突室(コリジョンセル)内でアルゴンガスに衝突させてプロダクトイオンに解離させた。アルゴンに衝突させる際のエネルギー(コリジョンエネルギー)は70eVとした。解離させたプロダクトイオンを飛行時間(TOF)型MSで検出した結果を図11に示す。
図11の結果から、構造式(100)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、Ir(tBupczpm)(dpm)は、主としてm/z=945.33付近、m/z=362.17付近にプロダクトイオンが検出されることがわかった。なお、図11に示す結果は、Ir(tBupczpm)(dpm)に由来する特徴的な結果を示すものであることから、混合物中に含まれるIr(tBupczpm)(dpm)を同定する上での重要なデータであるといえる。
なお、m/z=945.33付近のプロダクトイオンは、構造式(100)の化合物におけるジピバロイルメタンが離脱した状態のカチオンと推定され、本発明の一態様である有機金属錯体の特徴の一つである。
≪合成例2≫
本合成例2では、実施の形態1の構造式(101)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、ビス[3−(6−tert−ブチル−4−ピリミジニル−κN3)−9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル−κC](2,4−ペンタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III)(略称:Ir(tBupczpm)(acac))の合成例を具体的に例示する。
<構造式(101)で示すIr(tBupczpm)(acac)の合成法>
まず、下記構造式(101)で示すIr(tBupczpm)(acac)の合成法の一例について説明する。
<ステップ1;4−tert−ブチル−6−ヒドロキシピリミジンの合成>
まず、ホルムアミジン酢酸塩7.2g、ナトリウムメトキシド7.5g、メタノール70mLを100mL三口フラスコに入れ、この混合溶液に4,4−ジメチルオキソ吉草酸メチル10gを加え、室温で24時間撹拌した。所定時間経過後、この混合溶液に、水17mLと酢酸7.2mLの混合溶液を加え、室温で撹拌した。この混合物を濃縮し、得られた残渣を水に溶解し、酢酸エチルで抽出した。得られた抽出溶液を飽和食塩水で洗浄し、有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させた。硫酸マグネシウムを自然ろ過で取り除き、ろ液を濃縮して固体を得た。この固体を酢酸エチルで洗浄し、4−tert−ブチル−6−ヒドロキシピリミジンを得た(白色粉末、収率49%)。ステップ1の合成スキームを下記(e−1)に示す。
<ステップ2;4−tert−ブチル−6−クロロピリミジンの合成>
次に、上記ステップ1で得た4−tert−ブチル−6−ヒドロキシピリミジン4.7g、塩化ホスホリル14mLを50mL三口フラスコに入れ、1.5時間加熱還流した。還流後、減圧下にて塩化ホスホリルを留去した。得られた残渣をジクロロメタンに溶解し、水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。得られた有機層に無水硫酸マグネシウムを加え、乾燥させた。硫酸マグネシウムを自然ろ過で取り除き、ろ液を濃縮した。得られた残渣を、ヘキサン:酢酸エチル=10:1を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、4−tert−ブチル−6−クロロピリミジンを得た(白色粉末、収率78%)。ステップ2の合成スキームを下記(e−2)に示す。
<ステップ3;4−tert−ブチル−6−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ピリミジン(略称:HtBupczpm)の合成>
次に、上記ステップ2で得た4−tert−ブチル−6−クロロピリミジン1.00gと9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イルボロン酸3.44g、炭酸ナトリウム1.32g、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:PdCl(PPh)0.050g、水20mL、DMF20mL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。このフラスコにマイクロ波(2.45GHz 100W)を60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、飽和食塩水で洗浄し、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、硫酸マグネシウムを取り除いた。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ヘキサン:酢酸エチル=2:1を展開溶媒とするフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製し、目的のピリミジン誘導体HtBupczpmを得た(白色粉末、収率95%)。なお、マイクロ波の照射はマイクロ波合成装置(CEM社製 Discover)を用いた。ステップ3の合成スキームを下記(e−3)に示す。
<ステップ4;ジ−μ−クロロ−テトラキス[3−(6−tert−ブチル−4−ピリミジニル−κN3)−9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル−κC]ジイリジウム(III)(略称:[Ir(tBupczpm)Cl])の合成>
次に、2−エトキシエタノール30mLと水10mL、上記ステップ3で得たHtBupczpm(略称)2.10g、塩化イリジウム水和物(IrCl・HO)(Sigma−Aldrich社製)0.80g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1時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで吸引ろ過、洗浄し、複核錯体[Ir(tBupczpm)Cl]を得た(緑色粉末、収率72%)。また、ステップ4の合成スキームを下記(e−4)に示す。
<ステップ5;Ir(tBupczpm)(acac)の合成>
さらに、2−エトキシエタノール30mL、上記ステップ4で得た複核錯体[Ir(tBupczpm)Cl] 0.99g、アセチルアセトン(略称:Hacac)0.15g、炭酸ナトリウム0.53g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 120W)を60分間照射することで加熱した。ここで更に、Hacac 0.15gを加え、フラスコに、マイクロ波(2.45GHz 120W)を60分間照射することで加熱した。溶媒を留去し、得られた残渣をエタノールで吸引ろ過した。得られた固体を水、エタノールで洗浄した。得られた固体をジクロロメタンに溶かし、セライト、アルミナ、セライトの順で積層した濾過補助剤を通して濾過した。ろ液を濃縮し、得られた固体を、ジクロロメタン:酢酸エチル=10:1を展開溶媒とするフラッシュカラムクロマトグラフィーにより精製した後、ジクロロメタンとエタノールの混合溶媒にて再結晶することにより、本発明の一態様である有機金属錯体Ir(tBupczpm)(acac)を黄色粉末として得た(収率22%)。ステップ5の合成スキームを下記(e−5)に示す。
なお、上記ステップ5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12に示す。このことから、本合成例2において、上述の構造式(101)で表される本発明の一態様である有機金属錯体Ir(tBupczpm)(acac)が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(DMSO−d6):1.46(s,18H),1.75(s,6H),5.32(s,1H),6.07(s,2H),7.14(d,2H),7.20(t,2H),7.27−7.30(m,6H),7.40(t,2H),7.51(t,4H),8.14(d,2H),8.23(s,2H),8.83(s,2H),8.92(s,2H).
次に、Ir(tBupczpm)(acac)のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(吸収スペクトル)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定については、実施例1と同様の装置及び同様の手法とした。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図13に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度および発光強度を表す。また、図13において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。なお、図13に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.064mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図13に示す通り、本発明の一態様である有機金属錯体Ir(tBupczpm)(acac)は、539nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは黄緑色の発光が観測された。
次に、本実施例で得られたIr(tBupczpm)(acac)をLC/MS分析によって分析した。
LC/MS分析としては、実施例1と同様の測定装置及び同様の測定方法を用いた。なお、サンプルは任意の濃度のIr(tBupczpm)(acac)をクロロホルムに溶解し、アセトニトリルで希釈して調整し、注入量は5.0μLとした。
LC分離には移動相の組成を変化させるグラジエント法を用い、測定開始後0分から1分までが、移動相A:移動相B=75:25、その後組成を変化させ、10分における移動相Aと移動相Bとの比が移動相A:移動相B=95:5となるようにした。組成の変化はリニアに変化させた。MS分析では、ESIによるイオン化を行い、キャピラリー電圧を3.0kV、サンプルコーン電圧を30V、検出をポジティブモードで行った。なお、測定する質量範囲はm/z=100〜1200とした。
以上の条件で分離、イオン化されたm/z=1044.40の成分を衝突室(コリジョンセル)内でアルゴンガスに衝突させてプロダクトイオンに解離させた。アルゴンに衝突させる際のエネルギー(コリジョンエネルギー)は30eVとした。解離させたプロダクトイオンを飛行時間(TOF)型MSで検出した結果を図14に示す。
図14の結果から、構造式(101)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、Ir(tBupczpm)(acac)は、主としてm/z=945.35付近にプロダクトイオンが検出されることがわかった。なお、図14に示す結果は、Ir(tBupczpm)(acac)に由来する特徴的な結果を示すものであることから、混合物中に含まれるIr(tBupczpm)(acac)を同定する上での重要なデータであるといえる。
なお、m/z=945.35付近のプロダクトイオンは、構造式(101)の化合物におけるアセチルアセトンが離脱した状態のカチオンと推定され、本発明の一態様である有機金属錯体の特徴の一つである。
≪合成例3≫
本合成例3では、実施の形態1の構造式(112)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、トリス[3−(6−tert−ブチル−4−ピリミジニル−κN3)−9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル−κC]}イリジウム(III)(略称:Ir(tBupczpm))の合成例を具体的に例示する。
<構造式(112)で示すIr(tBupczpm)の合成法>
まず、下記構造式(112)で示すIr(tBupczpm)の合成法の一例について説明する。
<ステップ1;4−tert−ブチル−6−ヒドロキシピリミジンの合成>
まず、ホルムアミジン酢酸塩7.2g、ナトリウムメトキシド7.5g、メタノール70mLを100mL三口フラスコに入れ、この混合溶液に4,4−ジメチルオキソ吉草酸メチル10gを加え、室温で24時間撹拌した。所定時間経過後、この混合溶液に、水17mLと酢酸7.2mLの混合溶液を加え、室温で撹拌した。この混合物を濃縮し、得られた残渣を水に溶解し、酢酸エチルで抽出した。得られた抽出溶液を飽和食塩水で洗浄し、有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させた。硫酸マグネシウムを自然ろ過で取り除き、ろ液を濃縮して固体を得た。この固体を酢酸エチルで洗浄し、4−tert−ブチル−6−ヒドロキシピリミジンを得た(白色粉末、収率49%)。ステップ1の合成スキームを下記(f−1)に示す。
<ステップ2;4−tert−ブチル−6−クロロピリミジンの合成>
次に、上記ステップ1で得た4−tert−ブチル−6−ヒドロキシピリミジン4.7g、塩化ホスホリル14mLを50mL三口フラスコに入れ、1.5時間加熱還流した。還流後、減圧下にて塩化ホスホリルを留去した。得られた残渣をジクロロメタンに溶解し、水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。得られた有機層に無水硫酸マグネシウムを加え、乾燥させた。硫酸マグネシウムを自然ろ過で取り除き、ろ液を濃縮した。得られた残渣を、ヘキサン:酢酸エチル=10:1を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、4−tert−ブチル−6−クロロピリミジンを得た(白色粉末、収率78%)。ステップ2の合成スキームを下記(f−2)に示す。
<ステップ3;4−tert−ブチル−6−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ピリミジン(略称:HtBupczpm)の合成>
次に、上記ステップ2で得た4−tert−ブチル−6−クロロピリミジン1.00gと9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イルボロン酸3.44g、炭酸ナトリウム1.32g、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:PdCl(PPh)0.050g、水20mL、DMF20mL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。このフラスコにマイクロ波(2.45GHz 100W)を60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、飽和食塩水で洗浄し、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、硫酸マグネシウムを取り除いた。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ヘキサン:酢酸エチル=2:1を展開溶媒とするフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製し、目的のピリミジン誘導体HtBupczpmを得た(白色粉末、収率95%)。なお、マイクロ波の照射はマイクロ波合成装置(CEM社製 Discover)を用いた。ステップ3の合成スキームを下記(f−3)に示す。
<ステップ4;ジ−μ−クロロ−テトラキス[3−(6−tert−ブチル−4−ピリミジニル−κN3)−9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル−κC]ジイリジウム(III)(略称:[Ir(tBupczpm)Cl])の合成>
次に、2−エトキシエタノール30mLと水10mL、上記ステップ3で得たHtBupczpm 2.10g、塩化イリジウム水和物(IrCl・HO)(Sigma−Aldrich社製)0.80g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1時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで吸引ろ過、洗浄し、複核錯体[Ir(tBupczpm)Cl]を得た(緑色粉末、収率72%)。また、ステップ4の合成スキームを下記(f−4)に示す。
<ステップ5;Ir(tBupczpm)の合成>
さらに、フェノール10g、上記ステップ4で得た複核錯体[Ir(tBupczpm)Cl] 1.07g、HtBupczpm 1.06g、炭酸カリウム0.77gを、還流管を付けた100mL三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。その後、185℃で9時間加熱し、反応させた。得られた残渣をメタノールで超音波にかけ、吸引ろ過した。得られた固体をジクロロメタンに溶解させ、水、飽和食塩水で洗浄した。得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、乾燥した後の溶液をろ過し、硫酸マグネシウムを取り除いた。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタンに溶解させ、セライト/アルミナ/セライトでろ過した後、ジクロロメタンとエタノールの混合溶媒にて再結晶することにより、本発明の一態様である有機金属錯体Ir(tBupczpm)を黄色粉末として得た(収率74%)。ステップ5の合成スキームを下記(f−5)に示す。
なお、上記ステップ5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15に示す。このことから、本合成例3において、上述の構造式(112)で表される本発明の一態様である有機金属錯体Ir(tBupczpm)が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):1.39(s,27H),6.41(t,3H),6.50(s,3H),6.67(t,6H),6.93(d,6H),7.27(t,3H),7.32−7.37(m,6H),7.93(s,3H),8.10(d,3H),8.50(s,3H),8.54(s,3H).
次に、Ir(tBupczpm)のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(吸収スペクトル)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定については、実施例1と同様の装置及び同様の手法とした。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図16に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度および発光強度を表す。また、図16において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。図16に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.055mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図16に示す通り、本発明の一態様である有機金属錯体Ir(tBupczpm)は、534nm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。
次に、本実施例で得られたIr(tBupczpm)をLC/MS分析によって分析した。
LC/MS分析としては、実施例1と同様の測定装置及び同様の測定方法を用いた。なお、サンプルは任意の濃度のIr(tBupczpm)をクロロホルムに溶解し、アセトニトリルで希釈して調整し、注入量は5.0μLとした。
LC分離には移動相の組成を変化させるグラジエント法を用い、測定開始後0分から1分までが、移動相A:移動相B=70:30、その後組成を変化させ、10分における移動相Aと移動相Bとの比が移動相A:移動相B=95:5となるようにした。組成の変化はリニアに変化させた。MS分析では、ESIによるイオン化を行い、キャピラリー電圧を3.0kV、サンプルコーン電圧を30V、検出をポジティブモードで行った。なお、測定する質量範囲はm/z=100〜1500とした。
以上の条件で分離、イオン化されたm/z=1321.51の成分を衝突室(コリジョンセル)内でアルゴンガスに衝突させてプロダクトイオンに解離させた。アルゴンに衝突させる際のエネルギー(コリジョンエネルギー)は70eVとした。解離させたプロダクトイオンを飛行時間(TOF)型MSで検出した結果を図17に示す。
図17の結果から、構造式(112)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、Ir(tBupczpm)は、主としてm/z=945.33付近、m/z=362.17付近にプロダクトイオンが検出されることがわかった。なお、図17に示す結果は、Ir(tBupczpm)に由来する特徴的な結果を示すものであることから、混合物中に含まれるIr(tBupczpm)を同定する上での重要なデータであるといえる。
≪合成例4≫
本合成例4では、実施形態1の構造式(110)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、ビス[3−(6−tert−ブチル−4−ピリミジニル−κN3)−9−エチル−9H−カルバゾール−2−イル−κC](2,4−ペンタンジオナト−κO,O’)イリジウム(III)(略称:Ir(tBueczpm)(acac))の合成例を具体的に例示する。
<構造式(110)で示すIr(tBueczpm)(acac)の合成法>
まず、下記構造式(110)で示すIr(tBueczpm)(acac)の合成法の一例について説明する。
<ステップ1;4−tert−ブチル−6−ヒドロキシピリミジンの合成>
まず、ホルムアミジン酢酸塩7.2g、ナトリウムメトキシド7.5g、メタノール70mLを100mL三口フラスコに入れ、この混合溶液に4,4−ジメチルオキソ吉草酸メチル10gを加え、室温で24時間撹拌した。所定時間経過後、この混合溶液に、水17mLと酢酸7.2mLの混合溶液を加え、室温で撹拌した。この混合物を濃縮し、得られた残渣を水に溶解し、酢酸エチルで抽出した。得られた抽出溶液を飽和食塩水で洗浄し、有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させた。硫酸マグネシウムを自然ろ過で取り除き、ろ液を濃縮して固体を得た。この固体を酢酸エチルで洗浄し、4−tert−ブチル−6−ヒドロキシピリミジンを得た(白色粉末、収率49%)。ステップ1の合成スキームを下記(h−1)に示す。
<ステップ2;4−tert−ブチル−6−クロロピリミジンの合成>
次に、上記ステップ1で得た4−tert−ブチル−6−ヒドロキシピリミジン4.7g、塩化ホスホリル14mLを50mL三口フラスコに入れ、1.5時間加熱還流した。還流後、減圧下にて塩化ホスホリルを留去した。得られた残渣をジクロロメタンに溶解し、水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。得られた有機層に無水硫酸マグネシウムを加え、乾燥させた。硫酸マグネシウムを自然ろ過で取り除き、ろ液を濃縮した。得られた残渣を、ヘキサン:酢酸エチル=10:1を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、4−tert−ブチル−6−クロロピリミジンを得た(白色粉末、収率78%)。ステップ2の合成スキームを下記(h−2)に示す。
<ステップ3;4−tert−ブチル−6−(9−エチル−9H−カルバゾール−3−イル)ピリミジン(略称:HtBueczpm)の合成>
次に、上記ステップ2で得た4−tert−ブチル−6−クロロピリミジン2.21gと9−エチル−9H−カルバゾール−3−ボロン酸 ピナコールエステル4.97g、1M酢酸カリウム水溶液20mL、1M炭酸ナトリウム水溶液20mL、アセトニトリル50mLを、還流管を付けた100mL丸底フラスコにいれ、フラスコ内をアルゴン置換した。この混合物にテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.78gを加え、フラスコにマイクロ波(2.45GHz 400W)を2時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、飽和食塩水で洗浄し、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、硫酸マグネシウムを取り除いた。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、トルエン:酢酸エチル=4:1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、目的のピリミジン誘導体HtBueczpmを得た(淡黄色粉末、収率71%)。なお、マイクロ波の照射はマイクロ波合成装置(MILESTONE社製 MicroSYNTH)を用いた。ステップ3の合成スキームを下記(h−3)に示す。
<ステップ4;ジ−μ−クロロ−テトラキス[3−(6−tert−ブチル−4−ピリミジニル−κN3)−9−エチル−9H−カルバゾール−2−イル−κC]ジイリジウム(III)(略称:[Ir(tBueczpm)Cl])の合成>
次に、2−エトキシエタノール30mLと水10mL、上記ステップ3で得たHtBueczpm 1.96g、塩化イリジウム水和物(IrCl・HO)(Sigma−Aldrich社製)0.90g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1時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで吸引ろ過、洗浄し、複核錯体[Ir(tBueczpm)Cl]を得た(褐色粉末、収率68%)。また、ステップ4の合成スキームを下記(h−4)に示す。
<ステップ5;Ir(tBueczpm)(acac)の合成>
さらに、2−エトキシエタノール20mL、上記ステップ4で得た複核錯体[Ir(tBueczpm)Cl] 0.88g、アセチルアセトン(略称:Hacac)0.15g、炭酸ナトリウム0.53g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 120W)を60分間照射することで加熱した。溶媒を留去し、得られた残渣をエタノールで吸引ろ過した。得られた固体を水、エタノールで洗浄した。得られた固体をジクロロメタンに溶かし、セライト、アルミナ、セライトの順で積層した濾過補助剤を通して濾過した後、ジクロロメタンとエタノールの混合溶媒にて再結晶することにより、本発明の一態様である有機金属錯体Ir(tBueczpm)(acac)を黄橙色粉末として得た(収率42%)。ステップ5の合成スキームを下記(h−5)に示す。
なお、上記ステップ5で得られた黄橙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18に示す。このことから、本合成例4において、上述の構造式(110)で表される本発明の一態様である有機金属錯体Ir(tBueczpm)(acac)が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):1.16(t,6H),1.58(s,18H),1.84(s,6H),3.90−3.96(m,4H),5.32(s,1H),6.14(s,2H),7.09(t,2H),7.15(d,2H),7.29(t,2H),7.90(s,2H),7.96(d,2H),8.35(s,2H),9.13(s,2H).
次に、Ir(tBueczpm)(acac)のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(吸収スペクトル)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定については、実施例1と同様の装置及び同様の手法とした。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図19に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度および発光強度を表す。また、図19において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。図19に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.070mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図19に示す通り、本発明の一態様である有機金属錯体Ir(tBueczpm)(acac)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黄緑色の発光が観測された。
次に、本実施例で得られたIr(tBueczpm)(acac)をLC/MS分析によって分析した。
LC/MS分析としては、実施例1と同様の測定装置及び同様の測定方法を用いた。なお、サンプルは任意の濃度のIr(tBueczpm)(acac)をクロロホルムに溶解し、アセトニトリルで希釈して調整し、注入量は5.0μLとした。
LC分離には、移動相の組成を変化させるグラジエント法を用い、測定開始後0分から1分までが、移動相A:移動相B=70:30、その後組成を変化させ、10分における移動相Aと移動相Bとの比が移動相A:移動相B=95:5となるようにした。組成の変化はリニアに変化させた。MS分析では、ESIによるイオン化を行い、キャピラリー電圧を3.0kV、サンプルコーン電圧を30V、検出をポジティブモードで行った。なお、測定する質量範囲はm/z=100〜1200とした。
以上の条件で分離、イオン化されたm/z=948.37の成分を衝突室(コリジョンセル)内でアルゴンガスに衝突させてプロダクトイオンに解離させた。アルゴンに衝突させる際のエネルギー(コリジョンエネルギー)は30eVとした。解離させたプロダクトイオンを飛行時間(TOF)型MSで検出した結果を図20に示す。
図20の結果から、構造式(110)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、Ir(tBueczpm)(acac)は、主としてm/z=849.33付近にプロダクトイオンが検出されることがわかった。なお、図20に示す結果は、Ir(tBueczpm)(acac)に由来する特徴的な結果を示すものであることから、混合物中に含まれるIr(tBueczpm)(acac)を同定する上での重要なデータであるといえる。
≪合成例5≫
本合成例5では、実施形態1の構造式(113)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、トリス[3−(6−tert−ブチル−4−ピリミジニル−κN3)−9−エチル−9H−カルバゾール−2−イル−κC]イリジウム(III)(略称:Ir(tBueczpm))の合成例を具体的に例示する。
<構造式(113)で示すIr(tBueczpm)の合成法>
まず、下記構造式(113)で示すIr(tBueczpm)の合成法の一例について説明する。
<ステップ1;4−tert−ブチル−6−ヒドロキシピリミジンの合成>
まず、ホルムアミジン酢酸塩7.2g、ナトリウムメトキシド7.5g、メタノール70mLを100mL三口フラスコに入れ、この混合溶液に4,4−ジメチルオキソ吉草酸メチル10gを加え、室温で24時間撹拌した。所定時間経過後、この混合溶液に、水17mLと酢酸7.2mLの混合溶液を加え、室温で撹拌した。この混合物を濃縮し、得られた残渣を水に溶解し、酢酸エチルで抽出した。得られた抽出溶液を飽和食塩水で洗浄し、有機層に無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥させた。硫酸マグネシウムを自然ろ過で取り除き、ろ液を濃縮して固体を得た。この固体を酢酸エチルで洗浄し、4−tert−ブチル−6−ヒドロキシピリミジンを得た(白色粉末、収率49%)。ステップ1の合成スキームを下記(j−1)に示す。
<ステップ2;4−tert−ブチル−6−クロロピリミジンの合成>
次に、上記ステップ1で得た4−tert−ブチル−6−ヒドロキシピリミジン4.7g、塩化ホスホリル14mLを50mL三口フラスコに入れ、1.5時間加熱還流した。還流後、減圧下にて塩化ホスホリルを留去した。得られた残渣をジクロロメタンに溶解し、水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。得られた有機層に無水硫酸マグネシウムを加え、乾燥させた。硫酸マグネシウムを自然ろ過で取り除き、ろ液を濃縮した。得られた残渣を、ヘキサン:酢酸エチル=10:1を展開溶媒とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、4−tert−ブチル−6−クロロピリミジンを得た(白色粉末、収率78%)。ステップ2の合成スキームを下記(j−2)に示す。
<ステップ3;4−tert−ブチル−6−(9−エチル−9H−カルバゾール−3−イル)ピリミジン(略称:HtBueczpm)の合成>
次に、上記ステップ2で得た4−tert−ブチル−6−クロロピリミジン2.21gと9−エチル−9H−カルバゾール−3−ボロン酸 ピナコールエステル4.97g、1M酢酸カリウム水溶液20mL、1M炭酸ナトリウム水溶液20mL、アセトニトリル50mLを、還流管を付けた100mL丸底フラスコにいれ、フラスコ内をアルゴン置換した。この混合物にテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.78gを加え、フラスコにマイクロ波(2.45GHz 400W)を2時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、飽和食塩水で洗浄し、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、硫酸マグネシウムを取り除いた。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、トルエン:酢酸エチル=4:1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、目的のピリミジン誘導体HtBueczpmを得た(淡黄色粉末、収率71%)。なお、マイクロ波の照射はマイクロ波合成装置(MILESTONE社製 MicroSYNTH)を用いた。ステップ3の合成スキームを下記(j−3)に示す。
<ステップ4;ジ−μ−クロロ−テトラキス[3−(6−tert−ブチル−4−ピリミジニル−κN3)−9−エチル−9H−カルバゾール−2−イル−κC]ジイリジウム(III)(略称:[Ir(tBueczpm)Cl])の合成>
次に、2−エトキシエタノール30mLと水10mL、上記ステップ3で得たHtBueczpm 1.96g、塩化イリジウム水和物(IrCl・HO)(Sigma−Aldrich社製)0.90g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1時間照射し、反応させた。溶媒を留去した後、得られた残渣をエタノールで吸引ろ過、洗浄し、複核錯体[Ir(tBueczpm)Cl]を得た(褐色粉末、収率68%)。また、ステップ4の合成スキームを下記(j−4)に示す。
<ステップ5;Ir(tBueczpm)の合成>
さらに、フェノール8g、上記ステップ4で得た複核錯体[Ir(tBueczpm)Cl] 0.89g、HtBueczpm0.82g、炭酸カリウム0.69gを、還流管を付けた200mL三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。その後、185℃で9時間加熱し、反応させた。得られた残渣をメタノールで超音波にかけ、吸引ろ過した。得られた固体をジクロロメタンに溶解させ、水、飽和食塩水で洗浄した。得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、乾燥した後の溶液をろ過し、硫酸マグネシウムを取り除いた。この溶液の溶媒を留去した後、得られた残渣を、ジクロロメタンに溶解させ、セライト/アルミナ/セライトでろ過した後、ジクロロメタンとエタノールの混合溶媒にて再結晶することにより、本発明の一態様である有機金属錯体Ir(tBueczpm)を黄色粉末として得た(収率59%)。ステップ5の合成スキームを下記(j−5)に示す。
なお、上記ステップ5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21に示す。このことから、本合成例5において、上述の構造式(113)で表される本発明の一態様である有機金属錯体Ir(tBueczpm)が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):1.03(t,9H),1.41(s,27H),3.70−3.78(m,3H),3.82−3.89(m,3H),6.91(s,3H),7.17−7.22(m,6H),7.37(t,3H),7.89(s,3H),8.11(d,3H),8.32(s,3H),8.52(s,3H).
次に、Ir(tBueczpm)のジクロロメタン溶液の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定については、実施例1と同様の装置及び同様の手法とした。得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図22に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度および発光強度を表す。また、図22において2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。図22に示す吸収スペクトルは、ジクロロメタン溶液(0.059mmol/L)を石英セルに入れて測定した吸収スペクトルから、ジクロロメタンのみを石英セルに入れて測定した吸収スペクトルを差し引いた結果を示している。
図22に示す通り、本発明の一態様である有機金属錯体Ir(tBueczpm)は、532nm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。
次に、本実施例で得られたIr(tBueczpm)をLC/MS分析によって分析した。
LC/MS分析としては、実施例1と同様の測定装置及び同様の測定方法を用いた。なお、サンプルは任意の濃度のIr(tBueczpm)(略称)をクロロホルムに溶解し、アセトニトリルで希釈して調整し、注入量は5.0μLとした。
LC分離としては、実施例1と同様の方法を用いた。MS分析としては、ESIによるイオン化を行い、キャピラリー電圧を3.0kV、サンプルコーン電圧を30V、検出をポジティブモードで行った。なお、測定する質量範囲はm/z=100〜1200とした。
以上の条件で分離、イオン化されたm/z=1178.51の成分を衝突室(コリジョンセル)内でアルゴンガスに衝突させてプロダクトイオンに解離させた。アルゴンに衝突させる際のエネルギー(コリジョンエネルギー)は70eVとした。解離させたプロダクトイオンを飛行時間(TOF)型MSで検出した結果を図23に示す。
図23の結果から、構造式(113)で表される本発明の一態様である有機金属錯体、Ir(tBueczpm)(acac)は、主としてm/z=849.33付近、m/z=516.11付近、m/z=314.16付近にプロダクトイオンが検出されることがわかった。なお、図23に示す結果は、Ir(tBueczpm)に由来する特徴的な結果を示すものであることから、混合物中に含まれるIr(tBueczpm)を同定する上での重要なデータであるといえる。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子(発光素子1乃至5)について、図24(A)を用いて説明する。また、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
以下に、本実施例の発光素子1の作製方法を示す。
(発光素子1)
まず、基板1100上に、シリコン、または酸化シリコンを含有した酸化インジウム−酸化スズ化合物(ITO−SiO、以下ITSOと略記する。)をスパッタリング法にて成膜し、第1の電極1101を形成した。なお、用いたターゲットの組成は、In:SnO:SiO=85:10:5[重量%]とした。また、第1の電極1101の膜厚は、110nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。ここで、第1の電極1101は、発光素子の陽極として機能する電極である。
次に、基板1100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1100を30分程度放冷した。
次に、第1の電極1101が形成された面が下方となるように、第1の電極1101が形成された基板1100を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4Pa程度まで減圧した後、第1の電極1101上に、4,4’,4’’−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリ(ジベンゾチオフェン)(略称:DBT3P−II)と酸化モリブデンを共蒸着することで、正孔注入層1111を形成した。その膜厚は20nmとし、DBT3P−II(略称)と酸化モリブデンの比率は、重量比で4:2(=DBT3P−II:酸化モリブデン)となるように調節した。
次に、正孔注入層1111上に、4−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)を20nmの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層1112を形成した。
さらに、2−[3’−(ジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−3−イル]ジベンゾ[f、h]キノキサリン(略称:2mDBTBPDBq−II)と、N−(1,1’−ビフェニル−4−イル)−N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−アミン(略称:PCBBiF)と、実施例1にて合成したIr(tBupczpm)(dpm)と、を共蒸着し、正孔輸送層1112上に発光層1113を形成した。ここで、2mDBTBPDBq−II、PCBBiF、及びIr(tBupczpm)(dpm)の重量比は、0.8:0.2:0.05(=2mDBTBPDBq−II:PCBBiF:Ir(tBupczpm)(dpm))となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は40nmとした。
なお、発光素子1の発光層1113において、2mDBTBPDBq−IIは、ホスト材料であり、PCBBiFは、アシスト材料であり、Ir(tBupczpm)(dpm)は、ゲスト材料(トーパント)である。なお、Ir(tBupczpm)(dpm)は本発明の一態様の有機金属錯体である。
次に、発光層1113上に2mDBTBPDBq−IIを膜厚10nmとなるように成膜し、電子輸送層1114を形成した。
次に、電子輸送層1114上にバソフェナントロリン(略称:BPhen)を膜厚15nmとなるように成膜し、第1の電子注入層1115aを形成した。
さらに、第1の電子注入層1115a上に、フッ化リチウム(LiF)を1nmの膜厚で蒸着し、第2の電子注入層1115bを形成した。
最後に、陰極として機能する第2の電極1103として、アルミニウムを200nmの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子1を作製した。
(発光素子2)
発光素子2は、発光素子1と比較し発光層1113、電子輸送層1114、及び第1の電子注入層1115aが異なる。具体的には以下の通りである。
発光素子2の発光層1113は、2mDBTBPDBq−IIと、PCBBiFと、実施例2にて合成したIr(tBupczpm)(acac)と、を共蒸着した。なお、2mDBTBPDBq−II、PCBBiF、及びIr(tBupczpm)(acac)の重量比は、0.8:0.2:0.05(=2mDBTBPDBq−II:PCBBiF:Ir(tBupczpm)(acac))となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は40nmとした。
なお、発光素子2の発光層1113において、2mDBTBPDBq−IIは、ホスト材料であり、PCBBiFは、アシスト材料であり、Ir(tBupczpm)(acac)は、ゲスト材料(トーパント)である。なお、Ir(tBupczpm)(acac)は本発明の一態様の有機金属錯体である。
発光素子2の電子輸送層1114は、膜厚15nmの2mDBTBPDBq−IIを用いた。
発光素子2の第1の電子注入層1115aは、膜厚10nmのBPhenを用いた。
(発光素子3)
発光素子3は、発光素子1と比較し発光層1113、電子輸送層1114、及び第1の電子注入層1115aが異なる。具体的には以下の通りである。
発光素子3の発光層1113は、2mDBTBPDBq−IIと、PCBBiFと、実施例4にて合成したIr(tBueczpm)(acac)と、を共蒸着した。なお、2mDBTBPDBq−II、PCBBiF、及びIr(tBueczpm)(acac)の重量比は、0.8:0.2:0.025(=2mDBTBPDBq−II:PCBBiF:Ir(tBueczpm)(acac))となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は40nmとした。
なお、発光素子3の発光層1113において、2mDBTBPDBq−IIは、ホスト材料であり、PCBBiFは、アシスト材料であり、Ir(tBueczpm)(acac)は、ゲスト材料(トーパント)である。なお、Ir(tBueczpm)(acac)は本発明の一態様の有機金属錯体である。
発光素子3の電子輸送層1114は、膜厚15nmの2mDBTBPDBq−IIを用いた。
発光素子3の第1の電子注入層1115aは、膜厚10nmのBPhenを用いた。
(発光素子4)
発光素子4は、発光素子1と比較し発光層1113、電子輸送層1114、及び第1の電子注入層1115aが異なる。具体的には以下の通りである。
発光素子4の発光層1113は、2mDBTBPDBq−IIと、PCBBiFと、実施例5にて合成したIr(tBueczpm)と、を共蒸着した。なお、2mDBTBPDBq−II、PCBBiF、及びIr(tBueczpm)の重量比は、0.8:0.2:0.025(=2mDBTBPDBq−II:PCBBiF:Ir(tBueczpm))となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は40nmとした。
なお、発光素子4の発光層1113において、2mDBTBPDBq−IIは、ホスト材料であり、PCBBiFは、アシスト材料であり、Ir(tBueczpm)は、ゲスト材料(トーパント)である。なお、Ir(tBueczpm)は本発明の一態様の有機金属錯体である。
発光素子4の電子輸送層1114は、膜厚15nmの2mDBTBPDBq−II(略称)を用いた。
発光素子4の第1の電子注入層1115aは、膜厚10nmのBPhenを用いた。
(発光素子5)
発光素子5は、発光素子1と比較し発光層1113、電子輸送層1114、及び第1の電子注入層1115aが異なる。具体的には以下の通りである。
発光素子5の発光層1113は、2mDBTBPDBq−IIと、実施例3にて合成したIr(tBupczpm)と、を共蒸着した。なお、2mDBTBPDBq−II、及びIr(tBupczpm)の重量比は、1:0.05(=2mDBTBPDBq−II:Ir(tBupczpm))となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は40nmとした。
なお、発光素子5の発光層1113において、2mDBTBPDBq−IIは、ホスト材料であり、Ir(tBupczpm)は、ゲスト材料(トーパント)である。なお、Ir(tBupczpm)は本発明の一態様の有機金属錯体である。このように、発光素子5の発光層1113は、発光素子1乃至4と異なり、アシスト材料であるPCBBiFを用いない構成である。
発光素子5の電子輸送層1114は、膜厚15nmの2mDBTBPDBq−IIを用いた。
発光素子5の第1の電子注入層1115aは、膜厚10nmのBPhenを用いた。
なお、発光素子2乃至5のその他の構成(第1の電極1101、正孔注入層1111、正孔輸送層1112、第2の電子注入層1115b、及び第2の電極1103)については、発光素子1と同様の構成であるため、先の記載を援用することができる。
以上により得られた発光素子1乃至5の素子構造を表1に示す。
次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子1乃至5が大気に曝されないように封止する作業(具体的に、シール材を素子の周囲に塗布し、封止時に80℃にて1時間熱処理)を行った。その後、発光素子1乃至5の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子1乃至5の輝度−電流効率特性を図25(A)に示す。図25(A)において、横軸は、輝度(cd/m)を、縦軸は電流効率(cd/A)をそれぞれ表す。また、発光素子1乃至5の電圧−電流特性を図25(B)に示す。図25(B)において、横軸は電圧(V)を、縦軸は電流(mA)をそれぞれ表す。また、発光素子1乃至5の電圧−輝度特性を図26(A)に示す。図26(A)において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m)をそれぞれ表す。また、発光素子1乃至5の輝度−外部量子効率特性を図26(B)に示す。図26(B)において、横軸は輝度(cd/m)を、縦軸は外部量子効率(%)をそれぞれ表す。
図25及び図26より、発光素子1乃至5は、低駆動電圧、低消費電力、及び高効率な発光素子であることがわかった。
次に、発光素子1乃至5の輝度1000cd/m付近のときの電圧(V)、電流密度(mA/cm)、CIE色度座標(x、y)、輝度(cd/m)、電流効率(cd/A)、外部量子効率(%)を表2に示す。
また、発光素子1乃至5の電流密度を、2.5mA/cmとした際の発光スペクトルを図27に示す。図27に示す通り、発光素子1の発光スペクトルは、545nmにピークを有し、発光素子2の発光スペクトルは、543nmにピークを有し、発光素子3の発光スペクトルは、548nmにピークを有し、発光素子4の発光スペクトルは、532nmにピークを有し、発光素子5の発光スペクトルは、534nmにピークを有している。なお、図27において、発光素子1乃至5の発光スペクトルは、概ね重なって表されている。
また、表2に示す通り、輝度が1087cd/mにおける発光素子1の電圧は2.9Vであり、電流密度は1.1mA/cmであり、電流効率は102cd/Aであり、外部量子効率は26%であった。また、輝度が723cd/mにおける発光素子2の電圧は2.8Vであり、電流密度は0.8mA/cmであり、電流効率は88cd/Aであり、外部量子効率は23%であった。また、輝度が939cd/mにおける発光素子3の電圧は3.1Vであり、電流密度は1.1mA/cmであり、電流効率は88cd/Aであり、外部量子効率は23%であった。また、輝度が932cd/mにおける発光素子4の電圧は3.2Vであり、電流密度は1.3mA/cmであり、電流効率は71cd/Aであり、外部量子効率は13%であった。また、輝度が836cd/mにおける発光素子5の電圧は3.0Vであり、電流密度は0.9mA/cmであり、電流効率は93cd/Aであり、外部量子効率は18%であった。
また、表2に示す通り、発光素子1の輝度が、1087cd/mの時のCIE色度座標は、(x,y)=(0.41,0.58)であり、発光素子2の輝度が、723cd/mの時のCIE色度座標は、(x,y)=(0.40,0.59)であり、発光素子3の輝度が、939cd/mの時のCIE色度座標は、(x,y)=(0.41,0.58)であり、発光素子4の輝度が、932cd/mの時のCIE色度座標は、(x,y)=(0.37,0.61)であり、発光素子5の輝度が、836cd/mの時のCIE色度座標は、(x,y)=(0.36,0.62)であった。これらのことから、発光素子1乃至5は、ドーパント由来の発光が得られていることがわかった。
以上のように、本発明の一態様の有機金属錯体を発光層として用いた発光素子1乃至5は、緑色の波長領域の光を効率よく発光させることができると示された。そのため、本発明の一態様の有機金属錯体は、緑色の波長域で発光するゲスト材料として好適であることがわかった。
次に、上記発光素子1乃至5について、信頼性試験の評価を行った。信頼性試験の結果を図28に示す。
信頼性試験の測定方法としては、初期輝度を5000cd/mに設定し、電流密度一定の条件で発光素子1乃至5を駆動した。横軸は素子の駆動時間(h)を、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を表す。図28から、発光素子1の187時間経過後の規格化輝度は、88%であった。また、発光素子2の317時間経過後の規格化輝度は、77%であった。また、発光素子3の137時間経過後の規格化輝度は、83%であった。また、発光素子4の137時間経過後の規格化輝度は、77%であった。
また、発光素子5の237時間経過後の規格化輝度は、82%であった。
図28の結果より、本発明の一態様である発光素子1乃至5は、長寿命な発光素子であることがわかった。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子(発光素子6)について、図24(B)を用いて説明する。なお、本実施例で用いた材料については、実施例6と同様の材料のため、用いた材料の化学式は実施例6を援用することができる。
以下に、本実施例の発光素子6の作製方法を示す。
(発光素子6)
まず、基板1100上に、シリコン、または酸化シリコンを含有した酸化インジウム−酸化スズ化合物(ITSO)をスパッタリング法にて成膜し、第1の電極1101を形成した。なお、用いたターゲットの組成は、実施例3と同じである。また、第1の電極1101の膜厚は、110nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。ここで、第1の電極1101は、発光素子の陽極として機能する電極である。
次に、基板1100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1100を30分程度放冷した。
次に、第1の電極1101が形成された面が下方となるように、第1の電極1101が形成された基板1100を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4Pa程度まで減圧した後、第1の電極1101上に、DBT3P−IIと酸化モリブデンを共蒸着することで、正孔注入層1111を形成した。その膜厚は20nmとし、DBT3P−IIと酸化モリブデンの比率は、重量比で4:2(=DBT3P−II:酸化モリブデン)となるように調節した。
次に、正孔注入層1111上に、BPAFLPを20nmの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層1112を形成した。
さらに、2mDBTBPDBq−IIと、PCBBiFと、実施例3にて合成したIr(tBueczpm)と、を共蒸着し、正孔輸送層1112上に第1の発光層1113aを形成した。ここで、2mDBTBPDBq−II、PCBBiF、及びIr(tBupczpm)の重量比は、0.7:0.3:0.05(=2mDBTBPDBq−II:PCBBiF:Ir(tBupczpm))となるように調節した。また、第1の発光層1113aの膜厚は20nmとした。
なお、発光素子6の第1の発光層1113aにおいて、2mDBTBPDBq−IIは、ホスト材料であり、PCBBiFは、アシスト材料であり、Ir(tBupczpm)は、ゲスト材料(トーパント)である。なお、Ir(tBupczpm)は本発明の一態様の有機金属錯体である。
次に、第1の発光層1113a上に2mDBTBPDBq−IIと、PCBBiFと、実施例5にて合成したIr(tBupczpm)と、を共蒸着し、第2の発光層1113bを形成した。ここで、2mDBTBPDBq−II、PCBBiF、及びIr(tBupczpm)の重量比は、0.8:0.2:0.05(=2mDBTBPDBq−II:PCBBiF:Ir(tBupczpm))となるように調節した。また、第2の発光層1113bの膜厚は20nmとした。
なお、発光素子6の第2の発光層1113bにおいて、2mDBTBPDBq−IIは、ホスト材料であり、PCBBiFは、アシスト材料であり、Ir(tBupczpm)は、ゲスト材料(トーパント)である。なお、Ir(tBupczpm)は本発明の一態様の有機金属錯体である。
次に、第2の発光層1113b上に2mDBTBPDBq−IIを膜厚25nmとなるように成膜し、電子輸送層1114を形成した。
次に、電子輸送層1114上にBPhenを膜厚10nmとなるように成膜し、第1の電子注入層1115aを形成した。
さらに、第1の電子注入層1115a上に、フッ化リチウム(LiF)を1nmの膜厚で蒸着し、第2の電子注入層1115bを形成した。
最後に、陰極として機能する第2の電極1103として、アルミニウムを200nmの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子6を作製した。
以上により得られた発光素子6の素子構造を表3に示す。
次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子6が大気に曝されないように封止する作業(具体的に、シール材を素子の周囲に塗布し、封止時に80℃にて1時間熱処理)を行った。その後、発光素子6の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子6の輝度−電流効率特性を図29(A)に示す。図29(A)において、横軸は、輝度(cd/m)を、縦軸は電流効率(cd/A)をそれぞれ表す。また、発光素子6の電圧−電流特性を図29(B)に示す。図29(B)において、横軸は電圧(V)を、縦軸は電流(mA)をそれぞれ表す。また、発光素子6の電圧−輝度特性を図30(A)に示す。図30(A)において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m)をそれぞれ表す。また、発光素子6の輝度−外部量子効率特性を図30(B)に示す。図30(B)において、横軸は輝度(cd/m)を、縦軸は外部量子効率(%)をそれぞれ表す。
図29及び図30より、発光素子6は、低駆動電圧、低消費電力、及び高効率な発光素子であることがわかった。
次に、発光素子6の輝度1000cd/m付近のときの電圧(V)、電流密度(mA/cm)、CIE色度座標(x、y)、輝度(cd/m)、電流効率(cd/A)、外部量子効率(%)を表4に示す。
また、発光素子6の電流密度を、2.5mA/cmとした際の発光スペクトルを図31に示す。図31に示す通り、発光素子6の発光スペクトルは、534nmにピークを有している。
また、表4に示す通り、輝度が1058cd/mにおける発光素子6の電圧は3.0Vであり、電流密度は1.3mA/cmであり、電流効率は84cd/Aであり、外部量子効率は22%であった。
また、表4に示す通り、発光素子6の輝度が、1058cd/mの時のCIE色度座標は、(x,y)=(0.37,0.62)であった。これらのことから、発光素子6は、ドーパント由来の発光が得られていることがわかった。
以上のように、本発明の一態様の有機金属錯体を発光層として用いた発光素子6は、緑色の波長領域の光を効率よく発光させることができると示された。そのため、本発明の一態様の有機金属錯体は、緑色の波長域で発光するゲスト材料として好適であることがわかった。
次に、上記発光素子6について、信頼性試験の評価を行った。信頼性試験の結果を図32に示す。
信頼性試験の測定方法としては、初期輝度を5000cd/mに設定し、電流密度一定の条件で発光素子6を駆動した。横軸は素子の駆動時間(h)を、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を表す。図32から、発光素子6の473時間経過後の規格化輝度は、90%であった。
図32の結果より、本発明の一態様である発光素子6は、長寿命な発光素子であることがわかった。
(参考例)
実施例6及び実施例7で用いた下記に示すPCBBiFの合成方法について説明する。
<ステップ1:N−(1,1’−ビフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−N−フェニル−9H−フルオレン−2−アミンの合成>
ステップ1の合成スキームを(x−1)に示す。
1L三口フラスコに、N−(1,1’−ビフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−アミン45g(0.13mol)と、ナトリウムtert−ブトキシド36g(0.38mol)と、ブロモベンゼン21g(0.13mol)と、トルエン500mLを入れた。この混合物を減圧しながら撹拌することで脱気し、脱気後、フラスコ内を窒素置換した。その後、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)0.8g(1.4mmol)と、トリ(tert−ブチル)ホスフィン(10wt%ヘキサン溶液)12mL(5.9mmol)を加えた。
この混合物を窒素気流下、90℃で2時間撹拌した。その後、混合物を室温まで冷やしてから、吸引濾過により固体を濾別した。得られた濾液を濃縮し、褐色溶液約200mLを得た。この褐色溶液をトルエンと混合してから、得られた溶液をセライト(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:531−16855、以下に記すセライトについても同様であるが繰り返しの記載は省略する)、アルミナ、フロリジール(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:540−00135、以下に記すフロリジールについても同様であるが繰り返しの記載は省略する)を用いて精製した。得られた濾液を濃縮して淡黄色溶液を得た。この淡黄色溶液をヘキサンにて再結晶したところ、目的物の淡黄色粉末を収量52g、収率95%で得た。
<ステップ2:N−(1,1’−ビフェニル−4−イル)−N−(4−ブロモフェニル)−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−アミンの合成>
ステップ2の合成スキームを(x−2)に示す。
1Lマイヤーフラスコに、N−(1,1’−ビフェニル−4−イル)−9,9−ジメチル−N−フェニル−9H−フルオレン−2−アミン45g(0.10mol)を入れ、トルエン225mLを加えて加熱しながら撹拌して溶解した。この溶液を室温まで放冷した後、酢酸エチル225mLを加えて、N−ブロモこはく酸イミド(略称:NBS)18g(0.10mol)を加えて、2.5時間室温にて撹拌した。撹拌終了後、この混合物を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で3回、飽和食塩水で1回洗浄した。得られた有機層に硫酸マグネシウムを加えて2時間静置し、乾燥した。この混合物を自然濾過して硫酸マグネシウムを除去し、得られた濾液を濃縮したところ、黄色溶液を得た。この黄色溶液をトルエンと混合し、この溶液をセライト、アルミナ、フロリジールを用いて精製した。得られた溶液を濃縮して淡黄色固体を得た。この淡黄色固体をトルエン/エタノールにて再結晶したところ、目的物の白色粉末を収量47g、収率89%で得た。
<ステップ3:PCBBiFの合成>
ステップ3の合成スキームを(x−3)に示す。
1L三口フラスコにN−(1,1’−ビフェニル−4−イル)−N−(4−ブロモフェニル)−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−アミン41g(80mmol)、9−フェニル−9H−カルバゾール−3−ボロン酸25g(88mmol)を入れ、トルエン240mLとエタノール80mLと炭酸カリウム水溶液(2.0mol/L)120mLを加えて、この混合物を減圧しながら撹拌することで脱気し、脱気後、フラスコ内を窒素置換した。さらに、酢酸パラジウム(II)27mg(0.12mmol)、トリ(オルト−トリル)ホスフィン154mg(0.5mmol)を加え、再度、減圧しながら撹拌することで脱気し、脱気後、フラスコ内を窒素置換した。この混合物を窒素気流下、110℃で1.5時間撹拌した。
その後、撹拌しながら室温まで放冷した後、この混合物の水層をトルエンで2回抽出した。得られた抽出液と有機層をあわせてから、水で2回、飽和食塩水で2回洗浄した。この溶液に硫酸マグネシウムを加えて静置し、乾燥した。この混合物を自然濾過して硫酸マグネシウムを除去し、得られた濾液を濃縮して褐色溶液を得た。この褐色溶液をトルエンと混合してから、得られた溶液をセライト、アルミナ、フロリジールを通して精製した。得られた濾液を濃縮して淡黄色固体を得た。この淡黄色固体を酢酸エチル/エタノールを用いて再結晶したところ、目的物の淡黄色粉末を収量46g、収率88%で得た。
得られた淡黄色粉末38gをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製は、圧力3.7Pa、アルゴン流量15mL/minの条件で、淡黄色粉末を345℃で加熱して行った。昇華精製後、目的物の淡黄色固体を収量31g、回収率83%で得た。
核磁気共鳴分光法(H−NMR)によって、この化合物が目的物であるPCBBiFであることを確認した。
得られた淡黄色固体のH−NMRデータを以下に示す。
H−NMR(CDCl,500MHz):δ=1.45(s、6H)、7.18(d、J=8.0Hz、1H)、7.27−7.32(m、8H)、7.40−7.50(m、7H)、7.52−7.53(m、2H)、7.59−7.68(m、12H)、8.19(d、J=8.0Hz、1H)、8.36(d、J=1.1Hz、1H)。
100 基板
101 電極
102 EL層
103 電極
111 正孔注入層
112 正孔輸送層
113 発光層
114 電子輸送層
115 電子注入層
116 電荷発生層
201 電極
202 電極
203 EL層
204 発光層
205 燐光性化合物
206 有機化合物
207 有機化合物
301 電極
302 EL層
304 電極
305 電荷発生層
450B 発光素子
450G 発光素子
450R 発光素子
451 反射電極
452 半透過・半反射電極
453a 透明導電層
453b 透明導電層
454B 第1の発光層
454G 第2の発光層
454R 第3の発光層
455 EL層
501 素子基板
502 画素部
503 駆動回路部
504 駆動回路部
505 シール材
506 封止基板
507 配線
509 nチャネル型TFT
510 pチャネル型TFT
511 スイッチング用TFT
512 電流制御用TFT
513 電極
514 絶縁物
515 EL層
516 電極
517 発光素子
518 空間
611 筐体
612 支持台
613 表示部
614 スピーカー部
615 ビデオ入力端子
621 本体
622 筐体
623 表示部
624 キーボード
625 外部接続ポート
626 ポインティングデバイス
631 本体
632 筐体
633 表示部
634 音声入力部
635 音声出力部
636 操作キー
637 外部接続ポート
638 アンテナ
641 本体
642 表示部
643 筐体
644 外部接続ポート
645 リモコン受信部
646 受像部
647 バッテリー
648 音声入力部
649 操作キー
650 接眼部
701 筐体
702 液晶層
703 バックライト
704 筐体
705 ドライバIC
706 端子
801 筐体
802 光源
901 照明装置
902 テレビ装置
1100 基板
1101 電極
1103 電極
1111 正孔注入層
1112 正孔輸送層
1113 発光層
1113a 第1の発光層
1113b 第2の発光層
1114 電子輸送層
1115a 第1の電子注入層
1115b 第2の電子注入層
5000 タブレット型端末
5001 筐体
5003 表示部
5005 電源ボタン
5007 前面カメラ
5009 背面カメラ
5011 外部接続端子
5013 外部接続端子
5015 アイコン
6000 タブレット型端末
6001 筐体
6003 筐体
6005 ヒンジ部
6007 表示部
6009 表示部
6011 電源ボタン
6013 カメラ
6015 カメラ
6017 テキストアイコン
6019 アイコン
6021 キーボード

Claims (12)

  1. ピリミジン環の3位の窒素が金属に配位し、
    前記ピリミジン環の4位にカルバゾール骨格を有し、
    前記カルバゾール骨格が前記金属と結合した有機金属錯体(ただし、重合性官能基を有する場合および重合体である場合を除く)を有する発光素子。
  2. 請求項1において、
    前記金属が第9族元素または第10族元素である発光素子。
  3. 請求項1または請求項2において、
    前記金属がイリジウムである発光素子。
  4. 式(G1−1)で表される構造を含む有機金属錯体(ただし、重合性官能基を有する場合および重合体である場合を除く)

    (式中、R〜R10は、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜6のアルキル基、もしくは置換または無置換の炭素数6〜10のアリール基のいずれかを表す。また、Mは、第9族元素または第10族元素の金属を表す。)
  5. 式(G1−2)で表される有機金属錯体(ただし、重合性官能基を有する場合および重合体である場合を除く)

    (式中、R〜R10は、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜6のアルキル基、もしくは置換または無置換の炭素数6〜10のアリール基のいずれかを表す。また、Mは、第9族元素または第10族元素の金属を表す。また、前記Mが第9族元素の時はn=3であり、第10族元素の時はn=2である。)
  6. 式(G1−3)で表される有機金属錯体(ただし、重合性官能基を有する場合および重合体である場合を除く)

    (式中、R〜R10は、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜6のアルキル基、もしくは置換または無置換の炭素数6〜10のアリール基のいずれかを表す。また、Mは、第9族元素または第10族元素の金属を表す。また、前記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。また、Lは、モノアニオン性の配位子を表す。)
  7. 請求項6において、
    前記モノアニオン性の配位子は、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、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、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、又は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である有機金属錯体。
  8. 請求項6または請求項7において、
    前記モノアニオン性の配位子は、式(L1)乃至(L7)のいずれか一である有機金属錯体。

    (式中、R71〜R109は、それぞれ独立に、水素、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキル基、ハロゲン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のハロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルコキシ基、又は置換もしくは無置換の炭素数1〜6のアルキルチオ基を表す。また、A〜Aは、それぞれ独立に、窒素、水素もしくは置換基Rと結合する炭素を表し、前記置換基Rは炭素数1〜6のアルキル基、ハロゲン基、炭素数1〜6のハロアルキル基、またはフェニル基を表す。)
  9. 請求項4乃至請求項8のいずれか一に記載の有機金属錯体を有する発光素子。
  10. 請求項1乃至請求項3、請求項9のいずれか一に記載の発光素子を有する発光装置。
  11. 請求項10に記載の発光装置を有する電子機器。
  12. 請求項10に記載の発光装置を有する照明装置。

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