JP6674203B2 - 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

Info

Publication number
JP6674203B2
JP6674203B2 JP2015146130A JP2015146130A JP6674203B2 JP 6674203 B2 JP6674203 B2 JP 6674203B2 JP 2015146130 A JP2015146130 A JP 2015146130A JP 2015146130 A JP2015146130 A JP 2015146130A JP 6674203 B2 JP6674203 B2 JP 6674203B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
abbreviation
layer
phenyl
organometallic complex
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015146130A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016032111A (ja
JP2016032111A5 (ja
Inventor
英子 井上
英子 井上
朋香 原
朋香 原
崇浩 石曽根
崇浩 石曽根
鈴木 邦彦
邦彦 鈴木
孝夫 濱田
孝夫 濱田
美樹 金元
美樹 金元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP2015146130A priority Critical patent/JP6674203B2/ja
Publication of JP2016032111A publication Critical patent/JP2016032111A/ja
Publication of JP2016032111A5 publication Critical patent/JP2016032111A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6674203B2 publication Critical patent/JP6674203B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F15/00Compounds containing elements of Groups 8, 9, 10 or 18 of the Periodic Table
    • C07F15/0006Compounds containing elements of Groups 8, 9, 10 or 18 of the Periodic Table compounds of the platinum group
    • C07F15/0033Iridium compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10OLED displays
    • H10K59/12Active-matrix OLED [AMOLED] displays
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30Coordination compounds
    • H10K85/341Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
    • H10K85/342Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes comprising iridium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1007Non-condensed systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1059Heterocyclic compounds characterised by ligands containing three nitrogen atoms as heteroatoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/18Metal complexes
    • C09K2211/185Metal complexes of the platinum group, i.e. Os, Ir, Pt, Ru, Rh or Pd
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/10Triplet emission
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/90Multiple hosts in the emissive layer
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/654Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only nitrogen as heteroatom
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6576Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/582Recycling of unreacted starting or intermediate materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Plural Heterocyclic Compounds (AREA)

Description

本発明の一態様は、有機金属錯体及び当該有機金属錯体を用いた発光素子、ディスプレイモジュール、照明モジュール、表示装置、発光装置、電子機器及び照明装置に関する。なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
薄型軽量、入力信号に対する高速な応答性、低消費電力などのポテンシャルから、次世代の照明装置や表示装置として有機化合物又は有機金属錯体を発光物質とする発光素子(有機EL素子)を用いた表示装置が開発、発表されている。
有機EL素子は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。発光物質が発する光のスペクトルはその発光物質特有のものであり、異なる種類の発光物質を用いることによって、様々な色の発光を呈する発光素子を得ることができる。
このように発光素子を用いたディスプレイや照明装置はさまざまな電子機器に適用好適であるが、その性能にはまだまだ改善の余地がある。そのため、より特性が良好で扱いやすい材料が日々求められている。
特許文献1には1,2,4−トリアゾール骨格を有する有機金属錯体が提示されている。
特開2012−46479号公報
本発明の一態様では、新規有機金属錯体を提供することを目的とする。または、緑から青色のりん光を呈する有機金属錯体を提供することを目的とする。または、HOMOが深く且つ緑から青色のりん光を呈する有機金属錯体を提供することを目的とする。または、発光効率の高い発光素子を提供することを目的とする。または、緑から青色のりん光を呈し、且つ駆動電圧の低い発光素子を提供することを課題とする。または、消費電力の小さい発光装置を提供することを目的とする。
または、本発明の他の一態様は、新しい発光素子を提供することを課題とする。または、消費電力の小さいディスプレイモジュール、照明モジュール、発光装置、表示装置、電子機器、及び照明装置を各々提供することを目的とする。
本発明の一態様は上述の課題のうちいずれか一を解決すればよいものとする。なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は、1,2,4−トリアゾール骨格を有する有機金属錯体であって、1,2,4−トリアゾール骨格の3位に、フェニレン基を介してN−カルバゾリル基を有し、1,2,4−トリアゾール骨格の2位はイリジウムに配位し、1,2,4−トリアゾール骨格とN−カルバゾリル基を繋ぐフェニレン基が前記イリジウムと結合する構造を有する有機金属錯体を発光中心とする発光素子である。
または、本発明の一態様は、一般式(G0)で表される構造を含む有機金属錯体である。
但し、一般式(G0)中、R乃至R13はそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数5乃至7のシクロアルキル基又は炭素数6乃至12のアリール基のいずれかを表す。
または、本発明の一態様は、一般式(G1)で表される有機金属錯体である。
但し、一般式(G1)中、R乃至R13はそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数5乃至7のシクロアルキル基又は炭素数6乃至12のアリール基のいずれかを表す。
又は、本発明の一態様は、一般式(G2)で表される有機金属錯体である。
但し、一般式(G2)中、R乃至R11、及びR13乃至R18はそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数5乃至7のシクロアルキル基又は炭素数6乃至12のアリール基のいずれかを表す。
または、本発明の一態様は、一般式(G3)で表される有機金属錯体である。
但し、一般式(G3)中、R乃至R11、及びR14乃至R18はそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数5乃至7のシクロアルキル基又は炭素数6乃至12のアリール基のいずれかを表す。
または、本発明の一態様は、一般式(G4)で表される有機金属錯体である。
但し、一般式(G4)中、R乃至R11、R14乃至R18及びR19乃至R23はそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数5乃至7のシクロアルキル基又は炭素数6乃至12のアリール基のいずれかを表す。
または、本発明の一態様は、一般式(G5)で表される有機金属錯体である。
但し、一般式(G5)中、R乃至R11及びR14乃至R18はそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数5乃至7のシクロアルキル基又は炭素数6乃至12のアリール基のいずれかを表す。
または、本発明の一態様は一般式(G6)で表される有機金属錯体である。
但し、一般式(G6)中、R乃至R11、R14、R18及びR19乃至R23はそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数5乃至7のシクロアルキル基又は炭素数6乃至12のアリール基のいずれかを表す。
または、本発明の一態様は、一般式(G7)で表される有機金属錯体である。
但し、一般式(G7)中、R乃至R11、R14及びR18はそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数5乃至7のシクロアルキル基又は炭素数6乃至12のアリール基のいずれかを表す。
または、本発明の一態様は、上記有機金属錯体のいずれかにおいて、R14及びR18が共にメチル基又はイソプロピル基である有機金属錯体である。
または、本発明の一態様は、上記有機金属錯体のいずれかを用いた発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記発光素子のいずれかと、トランジスタ、または、基板と、を有する発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記発光装置と、センサ、操作ボタン、スピーカ、または、マイクとを有する電子機器である。
または、本発明の他の一態様は、上記発光装置と、筐体とを有する照明装置である。
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を含む。また、発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルム又は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は、発光装置を有する場合がある。さらに、照明器具は、発光装置を有する場合がある。
本発明の一態様では、新規有機金属錯体を提供することができる。または、緑から青色のりん光を呈する有機金属錯体を提供することができる。または、HOMOが深く且つ緑から青色のりん光を呈する有機金属錯体を提供することができる。または、発光効率の高い発光素子を提供することができる。または、緑から青色のりん光を呈し、且つ駆動電圧の低い発光素子を提供することができる。または、消費電力の小さい発光装置を提供することができる。
または、本発明の他の一態様は、新しい発光素子を提供することができる。または、消費電力の小さいディスプレイモジュール、照明モジュール、発光装置、表示装置、電子機器、及び照明装置を各々提供することができる。
本発明の一態様は上述の効果のうちいずれか一を奏すればよいものとする。なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
発光素子の概念図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 パッシブマトリクス型発光装置の概念図。 照明装置を表す図。 電子機器を表す図。 光源装置を表す図。 照明装置を表す図。 照明装置を表す図。 車載表示装置及び照明装置を表す図。 電子機器を表す図。 [Ir(MCzptz)]のNMRチャート。 [Ir(MCzptz)]の吸収スペクトル及び発光スペクトル。 [Ir(MCzptz)]のMSスペクトル。 [Ir(mpCzptz−dmp)]のNMRチャート。 [Ir(mpCzptz−dmp)]の吸収スペクトル及び発光スペクトル。 [Ir(mpCzptz−dmp)]のMSスペクトル。 [Ir(mpCzptz−diPrp)]のNMRチャート。 [Ir(mpCzptz−diPrp)]の吸収スペクトル及び発光スペクトル。 [Ir(MCzptz)]と[Ir(Mptz)]の分子軌道のエネルギー準位とHOMOおよびLUMOの分布の計算結果 発光素子1及び発光素子2の電圧−電流特性。 発光素子1及び発光素子2の発光スペクトル。 [Ir(Mpcztz)]の吸収スペクトル及び発光スペクトル。 [Ir(Mpcztz)]のNMRチャート。 [Ir(Mpcztz)]のMSスペクトル。
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。
本発明の一態様は、1,2,4−トリアゾール骨格を有する有機金属錯体であって、1,2,4−トリアゾール骨格の3位に、フェニレン基を介してN−カルバゾリル基を有し、前記1,2,4−トリアゾール骨格の4位にフェニル基を有し、1,2,4−トリアゾール骨格の2位はイリジウムに配位し、上記フェニレン基が前記イリジウムと結合している有機金属錯体である。なお、本有機金属錯体は、上記のような配位子が3つ配位したトリス型の有機金属錯体であることが好ましい。
当該有機金属錯体は、緑から青色の発光を呈し、その効率も良好である。また、HOMOが深いことから、発光素子の発光物質として用いた際に、適度なホールトラップ性を示し、駆動電圧の小さい発光素子を得ることができる。
上記有機金属錯体においては、1,2,4−トリアゾール骨格の3位に結合するフェニル基に置換するN−カルバゾリル基には、HOMOが分布しにくい。これは、当該位置にN−カルバゾリル基が置換していない1,2,4−トリアゾール錯体のHOMOが浅く、N−カルバゾリル基が置換してもHOMOの分布位置が1,2,4−トリアゾール骨格のまま、変化しないためである。このように、当該N−カルバゾリル基が1,2,4−トリアゾール骨格の3位に結合するフェニル基に置換することによってHOMOが深くなるため、発光素子の発光物質として当該有機金属錯体を用いることによってホールの輸送性が改善され、駆動電圧の小さい発光素子を得ることができるようになる。また、当該有機金属錯体は、N−カルバゾリル基が置換していてもHOMOの分布位置及びLUMOの分布位置が1,2,4−トリアゾール骨格のままであるため、N−カルバゾリル基が置換していない従来の有機金属錯体とHOMOとLUMOのエネルギー差にも変化がなく、N−カルバゾリル基が置換することによる発光色の変化を防ぐことが出来る。
なお、上記有機金属錯体の代わりに、カルバゾリル基の1位乃至8位のいずれかの置換位置で1,2,4−トリアゾール骨格の3位に置換し、カルバゾリル基のトリアゾールと結合している当該炭素の隣の炭素がイリジウムと結合している有機金属錯体においては、当該カルバゾリル基をフェニル基に置き換えた従来の有機金属錯体と比較してHOMOが深くなることはない。
本発明の一態様の有機金属錯体は、下記一般式(G0)で表される構造を有する有機金属錯体ということもできる。
但し、一般式(G0)中、R乃至R13はそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数5乃至7のシクロアルキル基及び炭素数6乃至12のアリール基のいずれかを表す。
本発明の一態様の有機金属錯体は、イリジウムに配位子が3つ配位したトリス型の有機金属錯体であることが熱物性、および化学的安定性に優れるため好ましい。このような有機金属錯体は、下記一般式(G1)で表すことができる。
一般式(G1)中、R乃至R13はそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数5乃至7のシクロアルキル基又は炭素数6乃至12のアリール基のいずれかを表す。
また、R12はフェニル基であることが熱物性、および化学的安定性に優れるため好ましい。このような有機金属錯体は下記一般式(G2)で表すことができる。
一般式(G2)中、R乃至R11、及びR13乃至R18はそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数5乃至7のシクロアルキル基又は炭素数6乃至12のアリール基のいずれかを表す。
また、このような有機金属錯体において、R13はメチル基であると、熱物性、および化学的安定性に優れるため好ましく、フェニル基であると熱物性、および化学的安定性に優れるため好ましく、また、このような有機金属錯体は比較的高極性物質であるが、フェニル基であると極性が小さくなるため、合成時の精製において純度を高めやすく有利である。このような有機金属錯体は、下記一般式(G3)又は(G4)で表すことができる。
一般式(G3)中、R乃至R11、及びR14乃至R18はそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数5乃至7のシクロアルキル基又は炭素数6乃至12のアリール基のいずれかを表す。
一般式(G4)中、R乃至R11、R14乃至R18及びR19乃至R23はそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数5乃至7のシクロアルキル基又は炭素数6乃至12のアリール基のいずれかを表す。
また、本発明の一態様の有機金属錯体では、下記一般式(G5)、(G6)及び(G7)で表される有機金属錯体が特に好ましい。
但し、一般式(G5)中、R乃至R11及びR14乃至R18はそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数5乃至7のシクロアルキル基又は炭素数6乃至12のアリール基のいずれかを表す。
但し、一般式(G6)中、R乃至R11、R14、R18及びR19乃至R23はそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数5乃至7のシクロアルキル基又は炭素数6乃至12のアリール基のいずれかを表す。
但し、一般式(G7)中、R乃至R11、R14及びR18はそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数5乃至7のシクロアルキル基又は炭素数6乃至12のアリール基のいずれかを表す。
以上のような構成を有する本発明の一態様の有機金属錯体の具体例の一部を以下に示す。
上述に示したような、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。
≪一般式(g0)で表される1,2,4−トリアゾール誘導体の合成法≫
まず、下記一般式(g0)で表される1,2,4−トリアゾール誘導体の合成法の一例について説明する。
下記スキーム(a)に示すように、ヒドラジド化合物(A1)と、R12及びR13を含むチオエーテル化合物、またはR12及びR13を含むN−置換チオアミド化合物(A2)とを反応させることにより、1,2,4−トリアゾール誘導体を得ることができる。
ただし、1,2,4−トリアゾール誘導体の合成法は、スキーム(a)のみに限定されるものではない。例えば、他の合成法の一例として、R13を含むチオエーテル化合物、またはR13を含むN−置換チオアミド化合物を、R12を含むヒドラジド化合物と反応させる方法もある。また、下記スキーム(a’)に示すように、ジヒドラジド化合物(A1’)と第1級アミン化合物(A2’)とを反応させる方法もある。また、下記スキーム(a’’)に示すように、1,2,4−トリアゾール誘導体のハロゲン化物(A1’’)とカルバゾール誘導体(A2’’)とを反応させても良い。なお、スキーム(a’’)において、Xはハロゲンを表す。
以上のように、1,2,4−トリアゾール誘導体は、ごく簡便な合成スキームにより合成することができる。
≪一般式(G1)で表される有機金属錯体の合成方法≫
下記合成スキーム(b)に示すように、一般式(g0)で表される1,2,4−トリアゾール誘導体と、ハロゲンを含むイリジウム金属化合物(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等)、またはイリジウム有機金属錯体化合物(アセチルアセトナト錯体、ジエチルスルフィド錯体等)とを混合した後、加熱することにより、一般式(G1)で表される構造を有する有機金属錯体を得ることができる。また、この加熱プロセスは、一般式(g0)で表される1,2,4−トリアゾール誘導体と、ハロゲンを含むイリジウム金属化合物、またはイリジウム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。
本発明においては、上述したように1,2,4−トリアゾール誘導体を配位子とするオルトメタル錯体を得るために、1,2,4−トリアゾールの5位(すなわちR13)に置換基を導入することが好ましい。特にR13として、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数5乃至7のシクロアルキル基又は炭素数6乃至12のアリール基を用いると、合成スキーム(b)における収率を高めることができ好ましい。
なお、本明細書中において、炭素数1乃至6のアルキル基とは具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n‐ブチル基、sec‐ブチル基、イソブチル基、tert‐ブチル基、n‐ペンチル基、1‐メチルブチル基、2‐メチルブチル基、3‐メチルブチル基、1‐エチルプロピル基、1,1‐ジメチルプロピル基、1,2‐ジメチルプロピル基、2,2‐ジメチルプロピル基、分枝を有するまたは有さないヘキシル基等があげられる。炭素数5乃至7のシクロアルキル基としては、具体的にはシクロペンチル基、シクロヘキシル基、1−メチルシクロヘキシル基、2,6−ジメチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基などを挙げることができる。また、炭素数6乃至12のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、単数または複数のメチル基で置換されたフェニル基、単数または複数のエチル基で置換されたフェニル基、単数または複数のイソプロピル基で置換されたフェニル基、tert−ブチル基で置換されたフェニル基、などを挙げることができる。なお、上記シクロアルキル基及びアリール基は置換基を有していても良く、これらが置換基を有する場合、当該置換基としては例えば、炭素数1乃至4のアルキル基を挙げることができる。具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n‐ブチル基、sec‐ブチル基、イソブチル基、tert‐ブチル基などが挙げられる。
≪発光素子≫
続いて、本発明の一態様である発光素子の例について図1(A)を用いて以下、詳細に説明する。
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102とからなる一対の電極と、第1の電極101と第2の電極102との間に設けられたEL層103とから構成されている。なお、第1の電極101は陽極として機能し、第2の電極102は陰極として機能するものとして、以下説明をする。
第1の電極101は陽極として機能させるためには、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て形成することが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、ケイ素若しくは酸化ケイ素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛、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、通常スパッタリング法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。作製方法の例としては、酸化インジウム−酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し1乃至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方法などがある。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乃至5wt%、酸化亜鉛を0.1乃至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もできる。この他、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、または金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等が挙げられる。グラフェンも用いることができる。なお、後述する複合材料を、EL層103における第1の電極101と接する層に用いることで、仕事関数に関わらず、電極材料を選択することができるようになる。
EL層103は積層構造を有し、当該積層構造のいずれかの層に本発明の一態様の有機金属錯体が含まれることが好ましい。また、上記有機金属錯体は、上記一般式(G0)乃至(G7)のいずれかで表される有機金属錯体であることが好ましい。
EL層103の積層構造は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、キャリアブロック層、中間層等を適宜組み合わせて構成することができる。本実施の形態では、EL層103は、第1の電極101の上に正孔注入層111、正孔輸送層112、発光層113、電子輸送層114、電子注入層115の順で積層構造を有する構成について説明する。各層を構成する材料の例について以下に具体的に示す。
正孔注入層111は、正孔注入性の高い物質を含む層である。モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン(略称:HPc)や銅フタロシアニン(CuPC)等のフタロシアニン系の化合物、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,N’−ビス{4−[ビス(3−メチルフェニル)アミノ]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:DNTPD)等の芳香族アミン化合物、或いはポリ(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)等の高分子等によっても正孔注入層111を形成することができる。
また、正孔注入層111として、正孔輸送性の物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることができる。なお、正孔輸送性の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、電極の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、第1の電極101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も用いることができるようになる。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。
複合材料に用いる正孔輸送性の物質としては、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、種々の有機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。以下では、複合材料における正孔輸送性の物質として用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
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’−ジ(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)、N,N’−ビス{4−[ビス(3−メチルフェニル)アミノ]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: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。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)、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。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)、2−tert−ブチル−9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]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。ビニル骨格を有していてもよい。ビニル骨格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、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)やポリ(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)等の高分子化合物を用いることもできる。
正孔注入層111を形成することによって、正孔の注入性が良好となり、駆動電圧の小さい発光素子を得ることが可能となる。
正孔輸送層112は、正孔輸送性の物質を含む層である。正孔輸送性の物質としては、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)や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’,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−(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)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、正孔輸送性が高く、主に10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。また、上述の複合材料における正孔輸送性の物質として挙げた有機化合物も正孔輸送層112に用いることができる。また、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)やポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)等の高分子化合物を用いることもできる。なお、正孔輸送性の物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
発光層113は、蛍光発光を呈する層であっても、りん光発光を呈する層や熱活性化遅延蛍光(TADF)を呈する層であってもいずれでも構わない。また、単層であっても、異なる発光物質が含まれる複数の層からなっていても良い。複数の層からなる発光層を形成する場合、りん光発光物質が含まれる層と蛍光発光物質が含まれる層が積層されていても良い。この際、りん光発光物質が含まれる層では、後述の励起錯体を利用することが好ましい。
蛍光発光物質としては、例えば以下のような物質を用いることができる。また、これ以外の蛍光発光物質も用いることができる。5,6−ビス[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−2,2’−ビピリジン(略称:PAP2BPy)、5,6−ビス[4’−(10−フェニル−9−アントリル)ビフェニル−4−イル]−2,2’−ビピリジン(略称:PAPP2BPy)、N,N’−ビス[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニルピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6FLPAPrn)、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス[3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]ピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPrn)、N,N’−ビス[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニルスチルベン−4,4’−ジアミン(略称:YGA2S)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:YGAPA)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)トリフェニルアミン(略称:2YGAPPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPA)、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン(略称:TBP)、4−(10−フェニル−9−アントリル)−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:PCBAPA)、N,N’’−(2−tert−ブチルアントラセン−9,10−ジイルジ−4,1−フェニレン)ビス[N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン](略称:DPABPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPPA)、N−[4−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPAPPA)、N,N,N’,N’,N’’,N’’,N’’’,N’’’−オクタフェニルジベンゾ[g,p]クリセン−2,7,10,15−テトラアミン(略称:DBC1)、クマリン30、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCABPhA)、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPABPhA)、9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−N−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N−フェニルアントラセン−2−アミン(略称:2YGABPhA)、N,N,9−トリフェニルアントラセン−9−アミン(略称:DPhAPhA)クマリン545T、N,N’−ジフェニルキナクリドン(略称:DPQd)、ルブレン、5,12−ビス(1,1’−ビフェニル−4−イル)−6,11−ジフェニルテトラセン(略称:BPT)、2−(2−{2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル}−6−メチル−4H−ピラン−4−イリデン)プロパンジニトリル(略称:DCM1)、2−{2−メチル−6−[2−(2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCM2)、N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)テトラセン−5,11−ジアミン(略称:p−mPhTD)、7,14−ジフェニル−N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)アセナフト[1,2−a]フルオランテン−3,10−ジアミン(略称:p−mPhAFD)、2−{2−イソプロピル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCJTI)、2−{2−tert−ブチル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCJTB)、2−(2,6−ビス{2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル}−4H−ピラン−4−イリデン)プロパンジニトリル(略称:BisDCM)、2−{2,6−ビス[2−(8−メトキシ−1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:BisDCJTM)などが挙げられる。特に、1,6FLPAPrnや1,6mMemFLPAPrnのようなピレンジアミン化合物に代表される縮合芳香族ジアミン化合物は、ホールトラップ性が高く、発光効率や信頼性に優れているため好ましい。
発光層113において、りん光発光物質として用いることが可能な材料としては、例えば以下のようなものが挙げられる。トリス{2−[5−(2−メチルフェニル)−4−(2,6−ジメチルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル−κN2]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:[Ir(mpptz−dmp)])、トリス(5−メチル−3,4−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト)イリジウム(III)(略称:[Ir(Mptz)])、トリス[4−(3−ビフェニル)−5−イソプロピル−3−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(iPrptz−3b)])のような4H−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス[3−メチル−1−(2−メチルフェニル)−5−フェニル−1H−1,2,4−トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(Mptz1−mp)])、トリス(1−メチル−5−フェニル−3−プロピル−1H−1,2,4−トリアゾラト)イリジウム(III)(略称:[Ir(Prptz1−Me)])のような1H−トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、fac−トリス[1−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−2−フェニル−1H−イミダゾール]イリジウム(III)(略称:[Ir(iPrpmi)])、トリス[3−(2,6−ジメチルフェニル)−7−メチルイミダゾ[1,2−f]フェナントリジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(dmpimpt−Me)])のようなイミダゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)テトラキス(1−ピラゾリル)ボラート(略称:FIr6)、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:FIrpic)、ビス{2−[3’,5’−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ピリジナト−N,C2’}イリジウム(III)ピコリナート(略称:[Ir(CFppy)(pic)])、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:FIracac)のような電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属イリジウム錯体が挙げられる。これらは青色のりん光発光を示す化合物であり、440nmから520nmに発光のピークを有する化合物である。
また、トリス(4−メチル−6−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppm)])、トリス(4−t−ブチル−6−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tBuppm)])、(アセチルアセトナト)ビス(6−メチル−4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppm)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス(6−tert−ブチル−4−フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tBuppm)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス[6−(2−ノルボルニル)−4−フェニルピリミジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(nbppm)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス[5−メチル−6−(2−メチルフェニル)−4−フェニルピリミジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(mpmppm)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス(4,6−ジフェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(dppm)(acac)])のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、(アセチルアセトナト)ビス(3,5−ジメチル−2−フェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppr−Me)(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス(5−イソプロピル−3−メチル−2−フェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppr−iPr)(acac)])のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:[Ir(ppy)])、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(ppy)(acac)])、ビス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(bzq)(acac)])、トリス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(bzq)])、トリス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:[Ir(pq)])、ビス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(pq)(acac)])のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、トリス(アセチルアセトナト)(モノフェナントロリン)テルビウム(III)(略称:[Tb(acac)(Phen)])のような希土類金属錯体が挙げられる。これらは主に緑色のりん光発光を示す化合物であり、500nm乃至600nmに発光のピークを有する。なお、ピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や発光効率にも際だって優れるため、特に好ましい。
また、(ジイソブチリルメタナト)ビス[4,6−ビス(3−メチルフェニル)ピリミジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(5mdppm)(dibm)])、ビス[4,6−ビス(3−メチルフェニル)ピリミジナト](ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(5mdppm)(dpm)])、ビス[4,6−ジ(ナフタレン−1−イル)ピリミジナト](ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(d1npm)(dpm)])のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、(アセチルアセトナト)ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tppr)(acac)])、ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)(ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tppr)(dpm])])、(アセチルアセトナト)ビス[2,3−ビス(4−フルオロフェニル)キノキサリナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(Fdpq)(acac)])のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス(1−フェニルイソキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:[Ir(piq)])、ビス(1−フェニルイソキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(piq)(acac)])のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−21H,23H−ポルフィリン白金(II)(略称:PtOEP)のような白金錯体や、トリス(1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオナト)(モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:[Eu(DBM)(Phen)])、トリス[1−(2−テノイル)−3,3,3−トリフルオロアセトナト](モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:[Eu(TTA)(Phen)])のような希土類金属錯体が挙げられる。これらは、赤色のりん光発光を示す化合物であり、600nmから700nmに発光のピークを有する。また、ピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、色度の良い赤色発光が得られる。
また、以上で述べたりん光性化合物の他、様々なりん光性発光材料を選択し、用いてもよい。
なお、本発明の一態様の有機金属錯体をりん光発光物質として用いることが好ましい。本発明の一態様の有機金属錯体は、効率良く発光するため、発光効率の高い発光素子を得ることができる。また、本発明の一態様の有機金属錯体は、1,2,4−トリアゾール骨格を含む配位子を有する有機金属錯体としてはHOMOの位置が深く、適度なホールトラップ性を有する。そのため、当該有機金属錯体をりん光発光物質として用いた発光素子は駆動電圧の小さい発光素子とすることが可能である。このことから当該発光素子を備えた発光装置は消費電力の小さい発光装置とすることができる。
TADF材料としては以下のようなものを用いることができる。
TADF材料として用いることができる一例として、フラーレン及びその誘導体、プロフラビン等のアクリジン誘導体、エオシン等が挙げられる。またマグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、スズ(Sn)、白金(Pt)、インジウム(In)、もしくはパラジウム(Pd)等を含む金属含有ポルフィリンを用いることができる。該金属含有ポルフィリンとしては、例えば、以下の構造式に示されるプロトポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF(Proto IX))、メソポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF(Meso IX))、ヘマトポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF(Hemato IX))、コプロポルフィリンテトラメチルエステル−フッ化スズ錯体(SnF(Copro III−4Me))、オクタエチルポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF(OEP))、エチオポルフィリン−フッ化スズ錯体(SnF(Etio I))、オクタエチルポルフィリン−塩化白金錯体(PtClOEP)等も挙げられる。
また、以下の構造式に示される2−(ビフェニル−4−イル)−4,6−ビス(12−フェニルインドロ[2,3−a]カルバゾール−11−イル)−1,3,5−トリアジン(略称:PIC−TRZ)等のπ電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環を有する複素環化合物も用いることができる。該複素環化合物は、π電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環を有するため、電子輸送性及び正孔輸送性が高く、好ましい。なお、π電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環とが直接結合した物質は、π電子過剰型複素芳香環のドナー性とπ電子不足型複素芳香環のアクセプター性が共に強くなり、S準位とT準位のエネルギー差が小さくなるため、特に好ましい。
発光層のホスト材料としては、蛍光発光物質を用いる場合は、9−フェニル−3−[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:PCzPA)、3−[4−(1−ナフチル)−フェニル]−9−フェニル−9H−カルバゾール(略称:PCPN)、9−[4−(10−フェニル−9−アントラセニル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)、7−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−7H−ジベンゾ[c,g]カルバゾール(略称:cgDBCzPA)、6−[3−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]−ベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン(略称:2mBnfPPA)、9−フェニル−10−{4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)−ビフェニル−4’−イル}アントラセン(略称:FLPPA)等のアントラセン骨格を有する材料が好適である。アントラセン骨格を有する物質を蛍光発光物質のホスト材料として用いると、発光効率、耐久性共に良好な発光層を実現することが可能である。特に、CzPA、cgDBCzPA、2mBnfPPA、PCzPAは非常に良好な特性を示すため、好ましい選択である。
上記材料以外の材料をホスト材料として用いる場合、電子輸送性を有する材料や正孔輸送性を有する材料など様々なキャリア輸送材料を用いることができる。
電子輸送性を有する材料としては、例えば、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(II)(略称:BeBq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(III)(略称:BAlq)、ビス(8−キノリノラト)亜鉛(II)(略称:Znq)、ビス[2−(2−ベンゾオキサゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnPBO)、ビス[2−(2−ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnBTZ)などの金属錯体や、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や、3,5−ビス[3−(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。
正孔輸送性を有する材料としては、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)、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。また、以上で述べた正孔輸送材料の他、様々な物質の中から正孔輸送材料を用いても良い。
なお、ホスト材料は複数種の物質を混合した材料であっても良く、混合したホスト材料を用いる場合は、電子輸送性を有する材料と、正孔輸送性を有する材料とを混合することが好ましい。電子輸送性を有する材料と、正孔輸送性を有する材料を混合することによって、発光層113の輸送性を容易に調整することができ、再結合領域の制御も簡便に行うことができる。正孔輸送性を有する材料と電子輸送性を有する材料の含有量の比は、正孔輸送性を有する材料:電子輸送性を有する材料=1:9乃至9:1とすればよい。
また、これら混合されたホスト材料同士で励起錯体を形成しても良い。当該励起錯体は、蛍光発光物質、りん光発光物質及びTADF材料の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈する励起錯体を形成するような組み合わせを選択することで、エネルギー移動がスムーズとなり、効率よく発光が得られるようになる。また、当該構成は駆動電圧も低下するため好ましい構成である。
以上のような構成を有する発光層113は、真空蒸着法での共蒸着や、混合溶液としてインクジェット法やスピンコート法やディップコート法などを用いて作製することができる。
電子輸送層114は、電子輸送性を有する物質を含む層である。電子輸送性を有する物質としては、上記ホスト材料に用いることが可能な電子輸送性を有する材料として挙げた材料や、アントラセン骨格を有する材料を用いることができる。
また、電子輸送層と発光層との間に電子キャリアの移動を制御する層を設けても良い。これは上述したような電子輸送性の高い材料に、電子トラップ性の高い物質を少量添加した層であって、電子キャリアの移動を抑制することによって、キャリアバランスを調節することが可能となる。このような構成は、発光層を電子が突き抜けてしまうことにより発生する問題(例えば素子寿命の低下)の抑制に大きな効果を発揮する。
また、電子輸送層114と第2の電極102との間に、第2の電極102に接して電子注入層115を設けてもよい。電子注入層115としては、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)等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を用いることができる。例えば、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたものを用いることができる。また、電子注入層115にエレクトライドを用いてもよい。エレクトライドとしては、例えば、カルシウムとアルミニウムの混合酸化物に電子を高濃度添加した物質等が挙げられる。なお、電子注入層115として、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたものを用いることにより、第2の電極102からの電子注入が効率良く行われるためより好ましい。
第2の電極102を形成する物質としては、仕事関数の小さい(具体的には3.8eV以下)金属、合金、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。このような陰極材料の具体例としては、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)等の元素周期表の第1族または第2族に属する元素、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等が挙げられる。しかしながら、第2の電極102と電子輸送層114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、ケイ素若しくは酸化ケイ素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を第2の電極102として用いることができる。これら導電性材料は、スパッタリング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。
また、EL層103の形成方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、インクジェット法またはスピンコート法など用いても構わない。また各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
電極についても、ゾル−ゲル法を用いて湿式法で形成しても良いし、金属材料のペーストを用いて湿式法で形成してもよい。また、スパッタリング法や真空蒸着法などの乾式法を用いて形成しても良い。
当該発光素子の発光は、第1の電極101または第2の電極102のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第1の電極101または第2の電極102のいずれか一方または両方を透光性を有する電極で形成する。
続いて、複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子(以下、積層型素子ともいう)の態様について、図1(B)を参照して説明する。この発光素子は、第1の電極と第2の電極とで構成される一対の電極の間に、複数の発光ユニットを有する発光素子である。一つの発光ユニットは、図1(A)で示したEL層103と同様な構成を有する。つまり、図1(A)で示した発光素子は、1つの発光ユニットを有する発光素子であり、図1(B)で示した発光素子は、複数の発光ユニットを有する発光素子ということができる。
図1(B)において、第1の電極501と第2の電極502との間には、第1の発光ユニット511と、電荷発生層513と、第2の発光ユニット512との積層を含むEL層503が形成されている。第1の電極501と第2の電極502はそれぞれ図1(A)における第1の電極101と第2の電極102に相当し、図1(A)の説明で述べたものと同じものを適用することができる。また、第1の発光ユニット511と第2の発光ユニット512は同じ構成であっても異なる構成であってもよい。
電荷発生層513には、有機化合物と金属酸化物とを含む複合材料を用いることが好ましい。この有機化合物と金属酸化物の複合材料は、図1(A)で示した正孔注入層111に使用可能な複合材料を用いることができる。有機化合物と金属酸化物を含む複合材料は、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、発光ユニットの陽極側の面が電荷発生層に接している場合、電荷発生層が発光ユニットの正孔注入層の役割も担うため、当該発光ユニットには正孔注入層を設けなくとも良い。
なお、電荷発生層513は、上記複合材料を含む層と他の材料により構成される層とを組み合わせた積層構造として形成してもよい。例えば、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積層することにより形成してもよい。また、有機化合物と金属酸化物とを含む複合材料を含む層と、透明導電膜とを積層することにより形成してもよい。
また、電荷発生層513と当該電荷発生層の陽極側の発光ユニットとの間には、電子注入バッファ層を設けても良い。電子注入バッファ層は、アルカリ金属の極薄い層と、電子輸送性の物質を含む電子リレー層との積層からなっている。アルカリ金属の極薄い層は、電子注入層115に相当し、電子の注入障壁を低減させる機能を有する。電子リレー層はアルカリ金属の層と電荷発生層513との相互作用を防ぎ、電子をスムーズに受け渡す機能を有する。
電子リレー層に含まれる電子輸送性の物質は、当該物質のLUMOが電荷発生層513におけるアクセプター性物質のLUMOと、上記陽極側の発光ユニットにおける電子注入バッファ層と接する層に含まれる物質のLUMOとの間となるように選択する。具体的なエネルギー準位の数値としては、電子リレー層に含まれる電子輸送性の物質のLUMOは−5.0eV以上、好ましくは−5.0eV以上−3.0eV以下とするとよい。なお、電子リレー層に含まれる電子輸送性の物質としてはフタロシアニン系の材料又は金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。電子注入バッファ層を設ける場合、当該層のアルカリ金属の極薄い層が陽極側の発光ユニットにおける電子注入層の役割を担うため、当該発光ユニットには重ねて電子注入層を形成する必要はない。
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、一方の発光ユニットに電子を注入し、他方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、図1(B)において、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よい。
図1(B)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、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。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、高輝度発光を可能とし、さらに長寿命な素子を実現できる。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、それぞれの発光ユニット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、所望の色調の発光を得ることができる。例えば、2つの発光ユニットを有する発光素子において、第1の発光ユニットで赤と緑の発光色、第2の発光ユニットで青の発光色を得ることで、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容易である。
≪微小光共振器(マイクロキャビティ)構造≫
マイクロキャビティ構造を有する発光素子は、上記一対の電極を、反射電極と半透過・半反射電極とから構成することにより得られる。反射電極と半透過・半反射電極は上述の第1の電極と第2の電極に相当する。反射電極と半透過・半反射電極との間には少なくともEL層を有し、EL層は少なくとも発光領域となる発光層を有している。
EL層に含まれる発光層から射出される発光は、反射電極と半透過・半反射電極とによって反射され、共振する。なお、反射電極は、反射性を有する導電性材料により形成し、それに対する可視光の反射率が40%乃至100%、好ましくは70%乃至100%であり、かつその抵抗率が1×10−2Ωcm以下であるとする。また、半透過・半反射電極は、反射性および光透過性を有する導電性材料により形成され、それに対する可視光の反射率が20%乃至80%、好ましくは40%乃至70%であり、かつその抵抗率が1×10−2Ωcm以下であるとする。
また、当該発光素子は、透明導電膜や上述の複合材料、キャリア輸送材料などの厚みを変えることで反射電極と半透過・半反射電極の間の光学的距離を変えることができる。これにより、反射電極と半透過・半反射電極との間において、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。
なお、発光層から発する光のうち、反射電極によって反射されて戻ってきた光(第1の反射光)は、発光層から半透過・半反射電極に直接入射する光(第1の入射光)と大きな干渉を起こすため、反射電極と発光層の光学的距離を(2n−1)λ/4(ただし、nは1以上の自然数、λは増幅したい色の波長)に調節することが好ましい。これにより、第1の反射光と第1の入射光との位相を合わせ発光層からの発光をより増幅させることができる。
なお、上記構成においては、EL層に複数の発光層を有する構造であっても、単一の発光層を有する構造であっても良く、例えば、上述のタンデム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層に単数もしくは複数の発光層を形成する構成に適用してもよい。
≪発光装置≫
本発明の一態様の発光装置について図2を用いて説明する。なお、図2(A)は、発光装置を示す上面図、図2(B)は図2(A)をA−BおよびC−D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(ソース線駆動回路)601、画素部602、駆動回路部(ゲート線駆動回路)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はソース線駆動回路601及びゲート線駆動回路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2(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線駆動回路601と、画素部602中の一つの画素が示されている。
なお、ソース線駆動回路601はnチャネル型FET623とpチャネル型FET624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FET611と、電流制御用FET612とそのドレインに電気的に接続された第1の電極613とを含む複数の画素により形成されているが、これに限定されず、3つ以上のFETと、容量素子とを組み合わせた画素部としてもよい。
FETに用いる半導体の種類及び結晶性については特に限定されず、非晶質半導体を用いてもよいし、結晶性半導体を用いてもよい。FETに用いる半導体の例としては、第13族(ガリウム等)半導体、第14族(ケイ素等)半導体、化合物半導体、酸化物半導体、有機半導体材料を用いることができるが、特に、酸化物半導体を用いると好ましい。該酸化物半導体としては、例えば、In−Ga酸化物、In−M−Zn酸化物(Mは、Al、Ga、Y、Zr、La、Ce、またはNd)等が挙げられる。なお、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV以上、さらに好ましくは3eV以上の酸化物半導体材料を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することができるため、好ましい構成である。
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ことができる。
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乃至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、ネガ型の感光性樹脂、或いはポジ型の感光性樹脂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及び第2の電極617がそれぞれ形成されている。これらはそれぞれ図1(A)で説明した第1の電極101、EL層103及び第2の電極102又は図1(B)で説明した第1の電極501、EL層503及び第2の電極502に相当する。
EL層616には本発明の一態様の有機金属錯体が含まれることが好ましい。当該有機金属錯体は、発光層における発光中心物質として用いられることが好ましい。
さらにシール材605で封止基板604を素子基板610と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に発光素子618が備えられた構造になっている。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。封止基板604には凹部を形成し、そこに乾燥材を設けると水分の影響による劣化を抑制することができ、好ましい構成である。
シール材605にはエポキシ系樹脂やガラスフリット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、素子基板610及び封止基板604に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(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。
例えば、本明細書等において、様々な基板を用いて、トランジスタや発光素子を形成することが出来る。基板の種類は、特定のものに限定されることはない。その基板の一例としては、半導体基板(例えば単結晶基板又はシリコン基板)、SOI基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィルムなどがある。ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどがある。可撓性基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの一例としては、以下のものがあげられる。例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)に代表されるプラスチックがある。または、一例としては、アクリル等の合成樹脂などがある。または、一例としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、又はポリ塩化ビニルなどがある。または、一例としては、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、エポキシ、無機蒸着フィルム、又は紙類などがある。特に、半導体基板、単結晶基板、又はSOI基板などを用いてトランジスタを製造することによって、特性、サイズ、又は形状などのばらつきが少なく、電流能力が高く、サイズの小さいトランジスタを製造することができる。このようなトランジスタによって回路を構成すると、回路の低消費電力化、又は回路の高集積化を図ることができる。
また、基板として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、トランジスタや発光素子を形成してもよい。または、基板とトランジスタの間や、基板と発光素子の間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に半導体装置を一部あるいは全部完成させた後、基板より分離し、他の基板に転載するために用いることができる。その際、トランジスタは耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。なお、上述の剥離層には、例えば、タングステン膜と酸化シリコン膜との無機膜の積層構造の構成や、基板上にポリイミド等の有機樹脂膜が形成された構成等を用いることができる。
つまり、ある基板を用いてトランジスタや発光素子を形成し、その後、別の基板にトランジスタや発光素子を転置し、別の基板上にトランジスタや発光素子を配置してもよい。トランジスタや発光素子が転置される基板の一例としては、上述したトランジスタを形成することが可能な基板に加え、紙基板、セロファン基板、アラミドフィルム基板、ポリイミドフィルム基板、石材基板、木材基板、布基板(天然繊維(絹、綿、麻)、合成繊維(ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル)若しくは再生繊維(アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル)などを含む)、皮革基板、又はゴム基板などがある。これらの基板を用いることにより、特性のよいトランジスタの形成、消費電力の小さいトランジスタの形成、壊れにくい装置の製造、耐熱性の付与、軽量化、又は薄型化を図ることができる。
図3には白色発光を呈する発光素子を形成し、着色層(カラーフィルタ)等を設けることによってフルカラー化した発光装置の例を示す。図3(A)には基板1001、下地絶縁膜1002、ゲート絶縁膜1003、ゲート電極1006、1007、1008、第1の層間絶縁膜1020、第2の層間絶縁膜1021、周辺部1042、画素部1040、駆動回路部1041、発光素子の第1の電極1024W、1024R、1024G、1024B、隔壁1025、EL層1028、発光素子の第2の電極1029、封止基板1031、シール材1032などが図示されている。
また、図3(A)では着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、青色の着色層1034B)は透明な基材1033に設けている。また、黒色層(ブラックマトリックス)1035をさらに設けても良い。着色層及び黒色層が設けられた透明な基材1033は、位置合わせし、基板1001に固定する。なお、着色層、及び黒色層は、オーバーコート層1036で覆われている。また、図3(A)においては、光が着色層を透過せずに外部へと出る発光層と、各色の着色層を透過して外部に光が出る発光層とがあり、着色層を透過しない光は白、着色層を透過する光は赤、青、緑となることから、4色の画素で映像を表現することができる。
なお、本発明の一態様の有機金属錯体を発光物質の一つとして用いた発光素子は、発光効率の高い発光素子とすることができ、消費電力の小さな発光素子とすることもできる。
図3(B)では着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、青色の着色層1034B)をゲート絶縁膜1003と第1の層間絶縁膜1020との間に形成する例を示した。このように、着色層は基板1001と封止基板1031の間に設けられていても良い。
また、以上に説明した発光装置では、FETが形成されている基板1001側に光を取り出す構造(ボトムエミッション型)の発光装置としたが、封止基板1031側に発光を取り出す構造(トップエミッション型)の発光装置としても良い。トップエミッション型の発光装置の断面図を図4に示す。この場合、基板1001は光を通さない基板を用いることができる。FETと発光素子の陽極とを接続する接続電極を作製するまでは、ボトムエミッション型の発光装置と同様に形成する。その後、第3の層間絶縁膜1037を電極1022を覆って形成する。この絶縁膜は平坦化の役割を担っていても良い。第3の層間絶縁膜1037は第2の層間絶縁膜1021と同様の材料の他、他の様々な材料を用いて形成することができる。
発光素子の第1の電極1024W、1024R、1024G、1024Bはここでは陽極とするが、陰極であっても構わない。また、図4のようなトップエミッション型の発光装置である場合、第1の電極を反射電極とすることが好ましい。EL層1028の構成は、図1(A)のEL層103または図1(B)のEL層503として説明したような構成とし、且つ、白色の発光が得られるような素子構造とする。
図4のようなトップエミッションの構造では着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、青色の着色層1034B)を設けた封止基板1031で封止を行うことができる。封止基板1031には画素と画素との間に位置するように黒色層(ブラックマトリックス)1035を設けても良い。着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、青色の着色層1034B)と黒色層(ブラックマトリックス)1035はオーバーコート層によって覆われていても良い。なお封止基板1031は透光性を有する基板を用いることとする。
また、ここでは赤、緑、青、白の4色でフルカラー表示を行う例を示したが特に限定されず、赤、緑、青の3色や赤、緑、青、黄の4色でフルカラー表示を行ってもよい。
図5には本発明の一態様であるパッシブマトリクス型の発光装置を示す。なお、図5(A)は、発光装置を示す斜視図、図5(B)は図5(A)をX−Yで切断した断面図である。図5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。
以上、説明した発光装置は、マトリクス状に配置された多数の微小な発光素子を、画素部に形成されたFETでそれぞれ制御することが可能であるため、画像の表現を行う表示装置として好適に利用できる発光装置である。
≪照明装置≫
本発明の一態様である照明装置を図6を参照しながら説明する。図6(B)は照明装置の上面図、図6(A)は図6(B)におけるe−f断面図である。
当該照明装置は、支持体である透光性を有する基板400上に、第1の電極401が形成されている。第1の電極401は図1(A)の第1の電極101に相当する。第1の電極401側から発光を取り出す場合、第1の電極401は透光性を有する材料により形成する。
第2の電極404に電圧を供給するためのパッド412が基板400上に形成される。
第1の電極401上にはEL層403が形成されている。EL層403は図1(A)、(B)のEL層103又はEL層503などに相当する。なお、これらの構成については当該記載を参照されたい。
EL層403を覆って第2の電極404を形成する。第2の電極404は図1(A)の第2の電極102に相当する。発光を第1の電極401側から取り出す場合、第2の電極404は反射率の高い材料を含んで形成される。第2の電極404はパッド412と接続することによって、電圧が供給される。
第1の電極401、EL層403及び第2の電極404によって発光素子が形成される。当該発光素子を、シール材405、406を用いて封止基板407を固着し、封止することによって照明装置が完成する。シール材405、406はどちらか一方でもかまわない。また、内側のシール材406(図6(B)では図示せず)には乾燥剤を混ぜることもでき、これにより、水分を吸着することができ、信頼性の向上につながる。
また、パッド412と第1の電極401の一部をシール材405、406の外に伸張して設けることによって、外部入力端子とすることができる。また、その上にコンバーターなどを搭載したICチップ420などを設けても良い。
≪電子機器≫
本発明の一態様である電子機器の例について説明する。電子機器として、例えば、テレビジョン装置(テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を以下に示す。
図7(A)は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置は、筐体7101に表示部7103が組み込まれている。また、ここでは、スタンド7105により筐体7101を支持した構成を示している。表示部7103により、映像を表示することが可能であり、表示部7103は、発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。
テレビジョン装置の操作は、筐体7101が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機7110により行うことができる。リモコン操作機7110が備える操作キー7109により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部7103に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機7110に、当該リモコン操作機7110から出力する情報を表示する表示部7107を設ける構成としてもよい。
なお、テレビジョン装置は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)または双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
図7(B1)はコンピュータであり、本体7201、筐体7202、表示部7203、キーボード7204、外部接続ポート7205、ポインティングデバイス7206等を含む。なお、このコンピュータは、発光素子をマトリクス状に配列して表示部7203に用いることにより作製される。図7(B1)のコンピュータは、図7(B2)のような形態であっても良い。図7(B2)のコンピュータは、キーボード7204、ポインティングデバイス7206の代わりに第2の表示部7210が設けられている。第2の表示部7210はタッチパネル式となっており、第2の表示部7210に表示された入力用の表示を指や専用のペンで操作することによって入力を行うことができる。また、第2の表示部7210は入力用表示だけでなく、その他の画像を表示することも可能である。また表示部7203もタッチパネルであっても良い。二つの画面がヒンジで接続されていることによって、収納や運搬をする際に画面を傷つける、破損するなどのトラブルの発生も防止することができる。
図7(C)(D)は、携帯情報端末の一例を示している。携帯情報端末は、筐体7401に組み込まれた表示部7402の他、操作ボタン7403、外部接続ポート7404、スピーカ7405、マイク7406などを備えている。なお、携帯情報端末は、発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部7402を有している。
図7(C)及び(D)に示す携帯情報端末は、表示部7402を指などで触れることで、情報を入力することができる構成とすることもできる。この場合、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部7402を指などで触れることにより行うことができる。
表示部7402の画面は主として3つのモードがある。第1は、画像の表示を主とする表示モードであり、第2は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第3は表示モードと入力モードの2つのモードが混合した表示+入力モードである。
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部7402を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部7402の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。
また、携帯電話機内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯電話機の向き(縦か横か)を判断して、表示部7402の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
また、画面モードの切り替えは、表示部7402を触れること、又は筐体7401の操作ボタン7403の操作により行われる。また、表示部7402に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
また、入力モードにおいて、表示部7402の光センサで検出される信号を検知し、表示部7402のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
表示部7402は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部7402に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
なお、上記電子機器は、本明細書中に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
また、表示部に本発明の一態様の有機金属錯体を含む発光素子を用いることが好ましい。当該発光素子は発光効率が良好な発光素子とすることが可能である。また、駆動電圧の小さい発光素子とすることが可能である。このため、本発明の一態様の有機金属錯体を含む電子機器は消費電力の小さい電子機器とすることができる。
図8は、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8に示した液晶表示装置は、筐体901、液晶層902、バックライトユニット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。バックライトユニット903には、発光素子が用いられており、端子906により、電流が供給されている。
発光素子には本発明の一態様の有機金属錯体を含む発光素子を用いることが好ましく、当該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により、消費電力の低減されたバックライトが得られる。
図9は、本発明の一態様である電気スタンドの例である。図9に示す電気スタンドは、筐体2001と、光源2002を有し、光源2002として発光素子を用いた照明装置が用いられている。
図10は、室内の照明装置3001の例である。当該照明装置3001には本発明の一態様の有機金属錯体を含む発光素子を用いることが好ましい。
本発明の一態様である自動車を図11に示す。当該自動車はフロントガラスやダッシュボードに発光素子が搭載されている。表示領域5000乃至表示領域5005は発光素子を用いて設けられた表示領域である。本発明の一態様の有機金属錯体を用いることが好ましく、当該有機金属錯体を用いることによって消費電力の小さい発光素子とすることができる。また、これにより表示領域5000乃至表示領域5005は消費電力を抑えられるため、車載に好適である。
表示領域5000と表示領域5001は、自動車のフロントガラスに設けられた、発光素子を用いる表示装置である。この発光素子を、第1の電極と第2の電極を透光性を有する電極で作製することによって、反対側が透けて見える、いわゆるシースルー状態の表示装置とすることができる。シースルー状態の表示であれば、自動車のフロントガラスに設置したとしても、視界の妨げになることなく設置することができる。なお、駆動のためのトランジスタなどを設ける場合には、有機半導体材料による有機トランジスタや、酸化物半導体を用いたトランジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いると良い。
表示領域5002はピラー部分に設けられた発光素子を用いる表示装置である。表示領域5002には、車体に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、ピラーで遮られた視界を補完することができる。また、同様に、ダッシュボード部分に設けられた表示領域5003は車体によって遮られた視界を、自動車の外側に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、死角を補い、安全性を高めることができる。見えない部分を補完するように映像を映すことによって、より自然に違和感なく安全確認を行うことができる。
表示領域5004や表示領域5005はナビゲーション情報、速度計や回転数、走行距離、給油量、ギア状態、空調の設定など、その他様々な情報を提供することができる。表示は使用者の好みに合わせて適宜その表示項目やレイアウトを変更することができる。なお、これら情報は表示領域5000乃至表示領域5003にも設けることができる。また、表示領域5000乃至表示領域5005は照明装置として用いることも可能である。
図12(A)及び図12(B)は2つ折り可能なタブレット型端末の一例である。図12(A)は、開いた状態であり、タブレット型端末は、筐体9630、表示部9631a、表示部9631b、表示モード切り替えスイッチ9034、電源スイッチ9035、省電力モード切り替えスイッチ9036、留め具9033を有する。なお、当該タブレット端末は、本発明の一態様の有機金属錯体を含む発光素子を備えた発光装置を表示部9631a、表示部9631bの一方又は両方に用いることにより作製される。
表示部9631aは、一部をタッチパネル領域9632aとすることができ、表示された操作キー9637にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部9631aにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領域がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部9631aの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部9631aの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部9631bを表示画面として用いることができる。
また、表示部9631bにおいても表示部9631aと同様に、表示部9631bの一部をタッチパネル領域9632bとすることができる。また、タッチパネルのキーボード表示切り替えボタン9639が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれることで表示部9631bにキーボードボタンを表示することができる。
また、タッチパネル領域9632aとタッチパネル領域9632bに対して同時にタッチ入力することもできる。
また、表示モード切り替えスイッチ9034は、縦表示または横表示などの表示の向きを切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えスイッチ9036は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検出される使用時の外光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光センサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置を内蔵させてもよい。
また、図12(A)では表示部9631bと表示部9631aの表示面積が同じ例を示しているが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表示の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネルとしてもよい。
図12(B)は、閉じた状態であり、本実施の形態におけるタブレット型端末では、筐体9630、太陽電池9633、充放電制御回路9634、バッテリー9635、DCDCコンバータ9636を備える例を示す。なお、図12(B)では充放電制御回路9634の一例としてバッテリー9635、DCDCコンバータ9636を有する構成について示している。
なお、タブレット型端末は2つ折り可能なため、未使用時に筐体9630を閉じた状態にすることができる。従って、表示部9631a、表示部9631bを保護できるため、耐久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。
また、この他にも図12(A)及び図12(B)に示したタブレット型端末は、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。
タブレット型端末の表面に装着された太陽電池9633によって、電力をタッチパネル、表示部、または映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池9633は、筐体9630の一面または二面に設けられていると効率的なバッテリー9635の充電を行う構成とすることができるため好適である。
また、図12(B)に示す充放電制御回路9634の構成、及び動作について図12(C)にブロック図を示し説明する。図12(C)には、太陽電池9633、バッテリー9635、DCDCコンバータ9636、コンバータ9638、スイッチSW1乃至SW3、表示部9631について示しており、バッテリー9635、DCDCコンバータ9636、コンバータ9638、スイッチSW1乃至SW3が、図12(B)に示す充放電制御回路9634に対応する箇所となる。
まず外光により太陽電池9633により発電がされる場合の動作の例について説明する。太陽電池で発電した電力は、バッテリー9635を充電するための電圧となるようDCDCコンバータ9636で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部9631の動作に太陽電池9633で充電された電力が用いられる際にはスイッチSW1をオンにし、コンバータ9638で表示部9631に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、表示部9631での表示を行わない際には、SW1をオフにし、SW2をオンにしてバッテリー9635の充電を行う構成とすればよい。
なお、太陽電池9633については、発電手段の一例として示したが、発電手段は特に限定されず、圧電素子(ピエゾ素子)や熱電変換素子(ペルティエ素子)などの他の発電手段によってバッテリー9635の充電を行う構成であってもよい。無線(非接触)で電力を送受信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構成としてもよく、発電手段を有さなくとも良い。
なお、本発明の一態様の有機金属錯体は有機薄膜太陽電池に用いることができる。より具体的には、キャリア輸送性があるため、キャリア輸送層に用いることができる。また、光励起するため、発電層として用いることができる。
また、上記表示部9631を具備していれば、図12に示した形状のタブレット型端末に限定されない。
≪合成例1≫
本合成例では、実施の形態に構造式(100)で表される本発明の一様態である有機金属錯体、トリス[5−(9H−カルバゾール−9−イル)−2−(5−メチル−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル−κN2)フェニル−κC]イリジウム(III)(略称:[Ir(MCzptz)])の合成例を具体的に示す。[Ir(MCzptz)]の構造式を以下に示す。
<ステップ1;3−(4−ブロモフェニル)−5−メチル−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾールの合成>
まず、チオアセトアニリド5.5g(36mmol)、4−ブロモベンゾヒドラジド7.8g(36mmol)、1−ブタノール80mLを300mL三口フラスコに入れ、120℃で38時間加熱撹拌した。この混合溶液に、さらにチオアセトアニリド1.0g(6.6mmol)を加え、120℃で13時間加熱撹拌した。得られた反応溶液を濃縮し、得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒には酢酸エチルを用いた。得られたフラクションを濃縮し、固体を得た。この固体を酢酸エチルにより再結晶して、3−(4−ブロモフェニル)−5−メチル−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾールを得た(白色固体、収率63%)。ステップ1の合成スキームを下記(1−1)に示す。
<ステップ2;3−{4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル}−5−メチル−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:HMCzptz)の合成>
次に、上記ステップ1で得た3−(4−ブロモフェニル)−5−メチル−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾール4.0g(13mmol)、9H−カルバゾール2.1g(13mmol)、ヨウ化銅0.48g(2.5mmol)、炭酸カリウム3.87g(28mmol)、18−クラウン−6−エーテル0.5g(1.9mmol)、1,3−ジメチル−3,4,5,6−テトラヒドロ−2(1H)ピリミジノン(DMPU)20mLを、冷却管を取り付けた反応容器に入れ、容器内を窒素置換した後、180℃で8時間加熱撹拌した。得られた反応混合物にクロロホルムを加え、1N塩酸100mLに加えて撹拌した。得られた混合物の有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、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。得られた混合物を自然ろ過し、ろ液を濃縮して油状物を得た。この油状物をトルエンに溶解し、セライト・アルミナを通してろ過した。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て、3−{4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル}−5−メチル−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:HMCzptz)を得た(白色固体、収率49%)。ステップ2の合成スキームを下記(1−2)に示す。
<ステップ3;トリス[5−(9H−カルバゾール−9−イル)−2−(5−メチル−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル−κN2)フェニル−κC]イリジウム(III)(略称:[Ir(MCzptz)])の合成>
次に、上記ステップ2で得た配位子HMCzptz1.0g(2.5mmol)、トリス(アセチルアセトナト)イリジウム(III)0.25g(0.5mmol)を三方コックが取り付けられた反応容器に入れ、容器内を脱気、アルゴン置換した。この混合物を250℃で44時間加熱撹拌した。得られた反応混合物をジクロロメタンに溶解し、フラッシュカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒には、ジクロロメタン/酢酸エチル=30:70(V/V)の混合溶媒を用いた。得られたフラクションを濃縮して固体を得た。この固体を酢酸エチルに熱しながら溶解し、不溶固体を自然ろ過した。得られたろ液を濃縮し、酢酸エチルにて再結晶を行った。得られた粉末をトルエンにて洗浄し、本発明の一様態である有機金属錯体[Ir(MCzptz)]を得た(黄色粉末、収率12%)。ステップ3の合成スキームを下記(1−3)に示す。
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13(A)及び(B)に示す。図13(B)は図13(A)における6.5ppmから8.0ppmの範囲を拡大して示したチャートである。これより、本合成例において、上述の構造式(100)で表される本発明の一様態である有機金属錯体[Ir(MCzptz)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):2.33(s,9H),6.53−6.62(m,6H),6.70−6.93(br,18H),7.14(d,3H),7.44−7.46(m,3H),7.58−7.60(m,3H),7.64−7.68(m,9H),7.87(d,6H).
次に、[Ir(MCzptz)]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、室温で行った。また、[Ir(MCzptz)]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(0.075mmol/L)を用いて、室温で行った。測定結果を図14に示す。
図14に示す通り、本発明の一様態である有機金属錯体[Ir(MCzptz)]は、472nm、505nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは青緑色の発光が観測された。
次に、本実施例で得られた[Ir(MCzptz)]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(MCzptz)]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、キャピラリー電圧は3.0kV、サンプルコーン電圧は30V、検出は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=1391.45の成分を衝突室(コリジョンセル)内でアルゴンガスと衝突させてプロダクトイオンに解離させた。アルゴンを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15に示す。
図15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(MCzptz)]は、主としてm/z=991.29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15に示す結果は、[Ir(MCzptz)]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(MCzptz)]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=991.29付近のプロダクトイオンは、構造式(100)の化合物における配位子HMCzptz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。
次に、[Ir(MCzptz)]のサイクリックボルタンメトリによる電気化学測定を行った。
電気化学測定には、BAS製ALS600電気化学アナライザーを用い、白金線の作用電極、白金線の対電極、Ag/Agの参照電極を用いた。テトラブチルアンモニウム塩の支持電解質(濃度10mM)を加えたDMF溶媒を電気化学セルに加え、次いで試料を2mMの濃度となるように添加した後アルゴンバブリングにて脱気して測定した。
電気化学測定にて得られた第一酸化波の半波電位E1/2 Ox1(フェロセン基準)に対して、下記式により、HOMOレベルEHOMOが半経験的に算出される。
HOMO[eV]=−4.94−E1/2 Ox1[V vs. Fc/Fc
[Ir(MCzptz)]の第一酸化電位はフェロセン基準で、E1/2 Ox1=0.45V(Fc/Fc)であり、HOMOレベルは上記の電位差から−5.39eVと算出できる。このことから、本発明の一様態である有機金属錯体[Ir(MCzptz)]は、HOMOが深いことがわかる。
≪合成例2≫
本合成例2では、実施の形態の構造式(115)で表される本発明の一様態である有機金属錯体、トリス{5−(9H−カルバゾール−9−イル)−2−[5−(2−メチルフェニル)−4−(2,6−ジメチルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル−κN2]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:[Ir(mpCzptz−dmp)])の合成例を具体的に例示する。[Ir(mpCzptz−dmp)]の構造式を以下に示す。
<ステップ1;N−(4−ブロモベンゾイル)−N’−(2−メチルフェニル)ヒドラジドの合成>
200mL三口フラスコに4−ブロモベンゾイルヒドラジン15.0g(69.4mmol)、N−メチル−2−ピロリジノン(NMP)40mLを入れ氷浴で撹拌した。この溶液にo−トルイル酸クロリド10.5g(67.9mmol)とNMP10mLの混合溶液をゆっくり滴下し、室温で24時間撹拌した。所定時間反応後、反応混合物を水500mLに注いだところ白色固体が析出した。この固体をろ過により回収し、1M塩酸と純水で交互に2回ずつ超音波洗浄した。洗浄後、白色固体を回収し、N−(4−ブロモベンゾイル)−N’−(2−メチルフェニル)ヒドラジドを20.8g、収率92%で得た。ステップ1の合成スキームを下記(2−1)に示す。
<ステップ2;N−(4−ブロモフェニル)クロロメチリデン−N’−(2−メチルフェニル)クロロメチリデンヒドラジンの合成>
次に上記ステップ1で得たN−(4−ブロモベンゾイル)−N’−(2−メチルフェニル)ヒドラジド19.2g(58.0mmol)、五塩化リン25.0g(123mmol)、トルエン300mLを1L三口フラスコに入れ120℃で6時間加熱攪拌した。所定時間反応後、反応溶液を水500mLにゆっくりと注ぎ、1時間攪拌した。攪拌後、有機層と水層を分離し、有機層を水および飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。洗浄後、有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥させた。この混合物から自然ろ過により硫酸マグネシウムを除去後、ろ液を濃縮しN−(4−ブロモフェニル)クロロメチリデン−N’−(2−メチルフェニル)クロロメチリデンヒドラジンの褐色油状物を20.2g、収率94%で得た。ステップ2の合成スキームを下記(2−2)に示す。
<ステップ3;3−(4−ブロモフェニル)−4−(2,6−ジメチルフェニル)−5−(2−メチルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾールの合成>
上記ステップ2で得たN−(4−ブロモフェニル)クロロメチリデン−N’−(2−メチルフェニル)クロロメチリデンヒドラジン10g(27mmol)、2,6−ジメチルアニリン10g(81mmol)、N,N−ジメチルアニリン60mLを200mL三口フラスコに入れ180℃で24時間加熱撹拌した。所定時間反応後、この反応溶液を1M塩酸500mLにゆっくりと注ぎ、室温で30分撹拌したところ固体が析出した。ろ過によりこの固体を回収した。この固体を酢酸エチルとヘキサンにより再結晶して、3−(4−ブロモフェニル)−4−(2,6−ジメチルフェニル)−5−(2−メチルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾールの白色固体を6.8g、収率50%で得た。ステップ3の合成スキームを下記(2−3)に示す。
<ステップ4;3−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−4−(2,6−ジメチルフェニル)−5−(2−メチルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:HmpCzptz−dmp)の合成>
上記ステップ3で得た3−(4−ブロモフェニル)−4−(2,6−ジメチルフェニル)−5−(2−メチルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール3.0g(7.2mmol)、9H−カルバゾール3.6g(21.5mmol)、1,10−フェナントロリン0.8g(4.4mmol)、ヨウ化銅0.4g(2.2mmol)、炭酸セシウム14.3g(44mmol)、N,N−ジメチルホルムアミド15mLを100mL三口フラスコに入れ150℃で16時間加熱撹拌した。所定時間反応後、反応溶液をろ過し、不溶物を除去した。ろ液にクロロホルムを加え、飽和食塩水、純水で洗浄した。有機層を回収し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を留去し黒色固体を得た。この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒はヘキサン:酢酸エチル=4:1である。得られたフラクションを濃縮し、白色固体を得た。得られた白色固体を酢酸エチル、ヘキサンの混合溶媒で再結晶し、3−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−4−(2,6−ジメチルフェニル)−5−(2−メチルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:HmpCzptz−dmp)の白色固体を1.1g、収率30%で得た。ステップ4の合成スキームを下記(2−4)に示す。
<ステップ5;トリス{5−(9H−カルバゾール−9−イル)−2−[5−(2−メチルフェニル)−4−(2,6−ジメチルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル−κN2]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:[Ir(mpCzptz−dmp)])の合成>
上記ステップ4で得たHmpCzptz−dmp1.1g(2.2mmol)、トリス(アセチルアセトナト)イリジウム(III)0.21g(0.44mmol)を高温加熱容器に入れ250℃で48時間加熱撹拌した。所定時間反応後、反応混合物をジクロロメタンに溶解させ、シリカゲルクロマトグラフィー(展開溶媒;ヘキサン:酢酸エチル=1:4)により精製した。得られたフラクションを濃縮し、黄色固体を得た。この固体をさらに酢酸エチルとヘキサンの混合溶媒で再結晶し、[Ir(mpCzptz−dmp)]の黄色固体を0.1g、収率13%で得た。ステップ5の合成スキームを下記(2−5)に示す。
なお、上記ステップ5で得られた黄色固体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16に示す。図16(B)は図16(A)における6.0ppmから8.0ppmの範囲を拡大して示したチャートである。このことから、本合成例において、上述の構造式(115)で表される本発明の一様態の有機金属錯体である[Ir(mpCzptz−dmp)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):1.79(s,9H),2.13(s,9H),2.46(s,9H),6.44(d,3H),6.60(d,3H)、6.89−6.93(m,18H),6.97−7.08(m,9H),7.14(d,3H),7.20−7.30(m,9H),7.34(s,3H),7.92(d,6H).
次に、[Ir(mpCzptz−dmp)]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(0.054mmol/L)を用いて、室温で行った。また、[Ir(mpCzptz−dmp)]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(0.054mmol/L)を用いて、室温で行った。測定結果を図17に示す。
図17に示す通り、本発明の一様態の有機金属錯体である[Ir(mpCzptz−dmp)]は、477nm、520nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは青緑色の発光が観測された。
次に、本実施例で得られた[Ir(mpCzptz−dmp)]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で[Ir(mpCzptz−dmp)]をトルエンに溶解し、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=90:10、その後組成を変化させ、2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、そのまま10分まで維持した。組成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、キャピラリー電圧は3.0kV、サンプルコーン電圧は30V、検出は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=100〜2000とした。
以上の条件で分離、イオン化されたm/z=1703.64の成分を衝突室(コリジョンセル)内でアルゴンガスと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50eV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18に示す。
図18の結果から、構造式(115)で表される本発明の一態様の有機金属錯体である[Ir(mpCzptz−dmp)]は、主としてm/z=1199.41付近およびm/z=505.24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18に示す結果は、[Ir(mpCzptz−dmp)]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(mpCzptz−dmp)]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=1199.41付近のプロダクトイオンは、構造式(115)の化合物における配位子HmpCzptz−dmpが離脱した状態のカチオンと推定され、また、m/z=505.24付近のプロダクトイオンは配位子HmpCzptz−dmpにプロトンが付加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。
次に、[Ir(mpCzptz−dmp)]のサイクリックボルタンメトリによる電気化学測定を行った。
電気化学測定には、BAS製ALS600電気化学アナライザーを用い、白金線の作用電極、白金線の対電極、Ag/Agの参照電極を用いた。テトラブチルアンモニウム塩の支持電解質(濃度10mM)を加えたDMF溶媒を電気化学セルに加え、次いで試料を2mMの濃度となるように添加した後アルゴンバブリングにて脱気して測定した。
電気化学測定にて得られた第一酸化波の半波電位E1/2 Ox1(フェロセン基準)に対して、下記式により、HOMOレベルEHOMOが半経験的に算出される。
HOMO[eV]=−4.94−E1/2 Ox1[V vs. Fc/Fc
[Ir(mpCzptz−dmp)]の第一酸化電位はフェロセン基準で、E1/2 Ox1=0.54V(Fc/Fc)であり、HOMOレベルは上記の電位差から−5.48eVと算出できる。このことから、本発明の一様態である有機金属錯体[Ir(mpCzptz−dmp)]は、HOMOが深いことがわかる。
≪合成例3≫
本合成例では、実施の形態の構造式(116)で表される本発明の一様態である有機金属錯体、トリス{5−(9H−カルバゾール−9−イル)−2−[5−(2−メチルフェニル)−4−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル−κN2]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:[Ir(mpCzptz−diPrp)])の合成例を具体的に例示する。[Ir(mpCzptz−diPrp)]の構造式を以下に示す。
<ステップ1;3−(4−ブロモフェニル)−5−(2−メチルフェニル)−4−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾールの合成>
合成例2のステップ2で得られたN−(4−ブロモフェニル)クロロメチリデン−N’−(2−メチルフェニル)クロロメチリデンヒドラジン10g(27mmol)、2,6−ジイソプロピルアニリン14g(81mmol)、N,N−ジメチルアニリン60mLを200mL三口フラスコに入れ180℃で24時間加熱撹拌した。所定時間反応後、この反応溶液を1M塩酸500mLにゆっくりと注ぎ、室温で30分撹拌し、固体を析出させた。ろ過によりこの固体を回収し、酢酸エチルとヘキサンにより再結晶を行い3−(4−ブロモフェニル)−5−(2−メチルフェニル)−4−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾールの白色固体を8.3g、収率55%で得た。ステップ1の合成スキームを下記(3−1)に示す。
<ステップ2;3−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−5−(2−メチルフェニル)−4−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:HmpCzptz−diPrp)の合成>
上記ステップ1で得られた3−(4−ブロモフェニル)−5−(2−メチルフェニル)−4−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール4.0g(8.4mmol)、9H−カルバゾール4.2g(25.2mmol)、1,10−フェナントロリン0.9g(5.0mmol)、ヨウ化銅0.5g(2.5mmol)、炭酸セシウム16.3g(50.0mmol)、N,N−ジメチルホルムアミド15mLを100mL三口フラスコに入れ150℃で16時間加熱撹拌した。所定時間反応後、反応溶液をろ過し不溶物を除去した。ろ液にクロロホルムを加え、飽和食塩水、純水で洗浄した。有機層を回収し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を留去し黒色固体を得た。この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒はヘキサン:酢酸エチル=4:1である。得られたフラクションを濃縮し、白色固体を得た。さらに酢酸エチル、ヘキサンの混合溶媒で再結晶を行い、3−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−5−(2−メチルフェニル)−4−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:HmpCzptz−diPrp)の白色固体を2.8g、収率33%で得た。ステップ2の合成スキームを下記(3−2)に示す。
<ステップ3;トリス{5−(9H−カルバゾール−9−イル)−2−[5−(2−メチルフェニル)−4−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル−κN2]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:[Ir(mpCzptz−diPrp)])の合成>
高温加熱容器にHmpCzptz−diPrp1.4g(2.5mmol)、トリス(アセチルアセトナト)イリジウム(III)0.25g(0.5mmol)を入れ250℃で48時間加熱撹拌した。所定時間反応後、反応混合物をジクロロメタンに溶解させ、シリカゲルクロマトグラフィーにより精製した。展開溶媒はヘキサン:酢酸エチル=1:4である。得られたフラクションを濃縮し、黄色固体を得た。この固体をさらに酢酸エチルとヘキサンの混合溶媒で再結晶を行い、[Ir(mpCzptz−diPrp)]の黄色固体を0.1g、収率11%で得た。ステップ3の合成スキームを下記(3−3)に示す。
なお、上記ステップ3で得られた黄色固体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(A)及び(B)に示す。図19(B)は図19(A)における6.0ppmから8.0ppmの範囲を拡大して示したチャートである。このことから、本合成例3において、上述の構造式(116)で表される本発明の一様態である有機金属錯体[Ir(mpCzptz−diPrp)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):0.29(d,9H),0.46(d,9H),0.84(d,9H),0.92(d,9H),2.12−2.16(m,3H),2.34(s,9H),2.88−2.92(m,3H),6.24(d,3H),6.60(d,3H),6.89−6.94(m,15H),6.94−7.08(m,18H),7.18−7.27(m,9H),7.42(d,6H),7.94(d,6H).
次に、[Ir(mpCzptz−diPrp)]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(0.069mmol/L)を用いて、室温で行った。また、[Ir(mpCzptz−diPrp)]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(0.069mmol/L)を用いて、室温で行った。測定結果を図20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。
図20に示す通り、本発明の一様態である有機金属錯体[Ir(mpCzptz−diPrp)]は、476、506nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは青緑色の発光が観測された。
次に、[Ir(mpCzptz−diPrp)]のサイクリックボルタンメトリによる電気化学測定を行った。
電気化学測定には、BAS製ALS600電気化学アナライザーを用い、白金線の作用電極、白金線の対電極、Ag/Agの参照電極を用いた。テトラブチルアンモニウム塩の支持電解質(濃度10mM)を加えたDMF溶媒を電気化学セルに加え、次いで試料を2mMの濃度となるように添加した後アルゴンバブリングにて脱気して測定した。
電気化学測定にて得られた第一酸化波の半波電位E1/2 Ox1(フェロセン基準)に対して、下記式により、HOMOレベルEHOMOが半経験的に算出される。
HOMO[eV]=−4.94−E1/2 Ox1[V vs. Fc/Fc
[Ir(mpCzptz−diPrp)]の第一酸化電位はフェロセン基準で、E1/2 Ox1=0.54V(Fc/Fc)であり、HOMOレベルは上記の電位差から−5.48eVと算出できる。このことから、本発明の一様態である有機金属錯体[Ir(mpCzptz−diPrp)]は、HOMOが深いことがわかる。
本実施例では、計算により求めた分子軌道のエネルギー準位について説明する。なお、本実施例では、構造式(100)で表される本発明の一様態である有機金属錯体、トリス[5−(9H−カルバゾール−9−イル)−2−(5−メチル−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル−κN2)フェニル−κC]イリジウム(III)(略称:[Ir(MCzptz)])について計算を行った結果を説明する。なお、比較として構造式(001)で表される有機金属錯体、トリス(5−メチル−3,4−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾラト)イリジウム(III)(略称:[Ir(Mptz)])に関しても計算を行った。[Ir(MCzptz)]及び[Ir(Mptz)]の構造式を以下に示す。
≪計算例≫
本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(MCzptz)]と比較の有機金属錯体[Ir(Mptz)]の一重項基底状態(S0)における最安定構造を、密度汎関数法(DFT)を用いて計算した。DFTの全エネルギーはポテンシャルエネルギー、電子間静電エネルギー、電子の運動エネルギーと複雑な電子間の相互作用を全て含む交換相関エネルギーの和で表される。DFTでは、交換相関相互作用を電子密度で表現された一電子ポテンシャルの汎関数(関数の関数の意)で近似しているため、計算は高速である。ここでは、混合汎関数であるB3PW91を用いて、交換と相関エネルギーに係る各パラメータの重みを規定した。
また、基底関数として、H、C、N原子には6−311G(それぞれの原子価軌道に三つの短縮関数を用いたtriple split valence基底系の基底関数)を、Ir原子にはLanL2DZを用いた。上述の基底関数により、例えば、水素原子であれば、1s〜3sの軌道が考慮され、また、炭素原子であれば、1s〜4s、2p〜4pの軌道が考慮されることになる。さらに、計算精度向上のため、分極基底系として、水素原子にはp関数を、水素原子以外にはd関数を加えた。なお、量子化学計算プログラムとしては、Gaussian 09を使用した。計算は、ハイパフォーマンスコンピュータ(SGI社製、ICE X)を用いて行った。
なお、上記計算方法により得られた本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(MCzptz)]と比較の有機金属錯体[Ir(Mptz)]の分子軌道のエネルギー準位とHOMOおよびLUMOの分布の計算結果を図21に示す。
図21に示すとおり、2つの分子軌道のエネルギー準位を比較すると、[Ir(Mptz)]のHOMOの値が−4.54eVであるのに対し、イリジウムがオルトメタル化しているフェニル基をN−カルバゾリル基で置換した[Ir(MCzptz)]のHOMOの値が−4.93eVと、N−カルバゾリル基で置換することによりHOMOの値が深くなる結果が得られている。また、同様に、[Ir(Mptz)]のLUMOの値が−0.94eVであるのに対し、[Ir(MCzptz)]のLUMOの値が−1.24eVとなり、LUMOの値も深くなる結果が得られている。
また、分子軌道の分布からわかるように、本発明の[Ir(MCzptz)]のHOMOはカルバゾリル基にほとんど分布していない。
結果として、本発明の一態様である有機金属錯体[Ir(MCzptz)]は、[Ir(Mptz)]よりHOMOが深くなっていることがわかる。つまり、[Ir(Mptz)]のようなHOMOの浅い錯体に対して、イリジウムがオルトメタル化しているフェニル基をN−カルバゾリル基で置換することにより、有機金属錯体のHOMOが深くなることがわかった。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子(発光素子1及び発光素子2)について説明する。発光素子1及び発光素子2において用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
(発光素子1の作製方法)
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)をスパッタリング法にて成膜し、第1の電極101を形成した。なお、その膜厚は110nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。ここで、第1の電極101は、発光素子の陽極として機能する電極である。
次に、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、第1の電極101が形成された面が下方となるように、第1の電極101が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4Pa程度まで減圧した後、第1の電極101上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式(i)で表される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(VI)を共蒸着することで、正孔注入層111を形成した。その膜厚は、60nm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111上に、上記構造式(ii)で表される3,3’−ビス(9−フェニル−9H−カルバゾール)(略称:PCCP)を20nmの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層112を形成した。
さらに、正孔輸送層112上に、PCCPと、上記構造式(iii)で表される3,5−ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ピリジン(略称:35DCzPPy)と、上記構造式(115)で表されるトリス{5−(9H−カルバゾール−9−イル)−2−[5−(2−メチルフェニル)−4−(2,6−ジメチルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル−κN2]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:[Ir(mpCzptz−dmp)])とを、重量比1:0.3:0.06(=PCCP:35DCzPPy:[Ir(mpCzptz−dmp)])となるように30nm共蒸着した後、35DCzPPyと[Ir(mpCzptz−dmp)]とを、重量比1:0.06(=35DCzPPy:[Ir(mpCzptz−dmp)])となるように10nm共蒸着して発光層113を形成した。
続いて、発光層113上に35DCzPPyを膜厚10nmとなるように成膜し、さらに、上記構造式(vi)で表されるバソフェナントロリン(略称:BPhen)を15nmとなるように成膜して電子輸送層114を形成した。
電子輸送層114を形成したら、その後、フッ化リチウム(LiF)を1nmの膜厚となるように蒸着し、電子注入層115を形成し、最後に、陰極として機能する第2の電極102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1の素子構造をまとめた表を示す。
(発光素子2の作製方法)
発光素子2は発光素子1における[Ir(mpCzptz−dmp)]を上記構造式(116)で表されるトリス{5−(9H−カルバゾール−9−イル)−2−[5−(2−メチルフェニル)−4−(2,6−ジイソプロピルフェニル)−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル−κN2]フェニル−κC}イリジウム(III)(略称:[Ir(mpCzptz−diPrp)])に替えた他は発光素子1と同様に作製した。
発光素子2の素子構造をまとめた表を示す。
発光素子1及び発光素子2を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業(シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にUV処理、80℃にて1時間熱処理)を行った後、初期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及び発光素子2の電圧−電流特性を図22に、発光スペクトルを図23に図示する。以上の結果より、発光素子1及び発光素子2は良好な電圧−電流特性を示すことが分かった。
(比較例)
比較例として、[Ir(MCzptz)]と類似の構造を有するトリス[3−(5−メチル−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル−κN2)−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(Mpcztz)])の吸収発光スペクトル及び電気化学測定結果を示す。[Ir(Mpcztz)]の構造式を以下に示す。
[Ir(Mpcztz)]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(0.050mmol/L)を石英セルに入れ、室温で行った。また、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(0.050mmol/L)を石英セルに入れ、室温で行った。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24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。図24においては、2本の実線が示されているが、細い実線が吸収スペクトルを示し、太い実線が発光スペクトルを示している。図24に示す吸収スペクトルは、上記ジクロロメタン溶液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24に示す通り、[Ir(Mpcztz)]は、492nm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。このことから、[Ir(MCzptz)]と類似の構造を有する[Ir(Mpcztz)]ではあるが、カルバゾリル基の位置や向きによってその特性は大きく変化し、[Ir(Mpcztz)]のように、カルバゾリル基側の2位にイリジウムがオルトメタル化した場合、発光色が長波長化することがわかる。
次に、本比較例で得られた[Ir(Mpcztz)]のサイクリックボルタンメトリによる電気化学測定を行った。
電気化学測定には、BAS製ALS600電気化学アナライザーを用い、白金線の作用電極、白金線の対電極、Ag/Agの参照電極を用いた。テトラブチルアンモニウム塩の支持電解質(濃度10mM)を加えたDMF溶媒を電気化学セルに加え、次いで試料を1mMの濃度となるように添加した後アルゴンバブリングにて脱気して測定した。
電気化学測定にて得られた第一酸化波の半波電位E1/2 Ox1(フェロセン基準)に対して、下記式により、HOMOレベルEHOMOが半経験的に算出される。
HOMO[eV]=−4.94−E1/2 Ox1[V vs. Fc/Fc
[Ir(Mpcztz)]の第一酸化電位はフェロセン基準で、E1/2 Ox1=0.16V(Fc/Fc)であり、HOMOレベルは上記の電位差から−5.10eVと算出できる。このことから、[Ir(MCzptz)]と類似の構造を有する[Ir(Mpcztz)]ではあるが、カルバゾリル基の位置や向きによってその特性は大きく変化し、[Ir(Mpcztz)]のように、カルバゾリル基側の2位にイリジウムがオルトメタル化した有機金属錯体は、HOMOが非常に浅くなることがわかる。
なお、比較例として示した[Ir(Mpcztz)]も新規物質であるため、その合成方法を以下に示す。
≪合成例≫
本比較の合成例では、構造式(002)で表される有機金属錯体、トリス[3−(5−メチル−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル−κN2)−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(Mpcztz)])の合成例を具体的に例示する。
<ステップ1:4−(フェニルアミノ)安息香酸エチルの合成>
まず、4−ブロモ安息香酸エチル25g、アニリン12g、酢酸パラジウム1.5g、rac−BINAP0.98g、炭酸カリウム45g、トルエン68mLを、還流管を付けた三口フラスコに入れ、アルゴンバブリングし、マイクロ波(2.45GHz、400W)を1時間照射した。この混合物にrac−BINAP0.90gを加え、マイクロ波(2.45GHz、400W)を2時間照射した。反応物を二つに分けて密閉容器にそれぞれ移し、まず一方の反応容器にマイクロ波(2.45GHz、400W)を2時間照射した。さらに、(R)−BINAP0.51gを加え、マイクロ波(2.45GHz、400W)を1時間照射した。次に他方の反応容器に(R)−BINAP0.72g、酢酸パラジウム0.32gを加えて、マイクロ波(2.45GHz、400W)を3時間照射した。二つの容器の反応物を一つにまとめてろ過し、ろ物をジクロロメタンにて溶解しさらにろ過した。ろ液の溶媒を留去し、得られた残渣を酢酸エチルに溶解した溶液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、次いで飽和食塩水にて洗浄し、硫酸マグネシウムを加え、ろ過した。ろ液の溶媒を留去し、酢酸エチル:ヘキサン=1:5を展開溶媒としたシリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製することにより、目的物を得た(淡い黄色の固体、収率:32%)。なお、マイクロ波の照射はマイクロ波合成装置(MILESTONE製 MicroSYNTH)を用いた。ステップ1の合成スキームを示す。
<ステップ2:9H−カルバゾール−3−カルボン酸エチルの合成>
次に、上記ステップ1で得た4−(フェニルアミノ)安息香酸エチル8.5g、酢酸パラジウム8.7g、氷酢酸200mLを、還流管を付けた三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換し、1時間還流させた。得られた混合物にジクロロメタンを加え、ろ過した。このろ液に抽出溶媒としてジクロロメタンを用いて抽出操作を行い、分離した有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液にて洗浄し、硫酸マグネシウムを加え、ろ過した。ろ液の溶媒を留去し、酢酸エチル:ヘキサン=1:5を展開溶媒としたフラッシュカラムクロマトグラフィーにて精製することにより目的物を得た(黄色油状物、収率22%)。ステップ2の合成スキームを示す。
<ステップ3:9−フェニル−9H−カルバゾール−3−カルボン酸エチルの合成>
次に、上記ステップ2で得た9H−カルバゾール−3−カルボン酸エチル1.5g、ブロモベンゼン1.0g、リン酸カリウム13g、ヨウ化銅260mg、DMEDA(N,N’−ジメチルエチレンジアミン)0.5mL、ジオキサン85mLを、還流管を付けた三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した後、120℃で48時間加熱した。さらにヨウ化銅66mg、DMEDA0.1mLを加え、120℃にて30時間加熱した。得られた混合物に水と酢酸エチルを加えて、ろ過した。このろ液に抽出溶媒として酢酸エチルを用いて抽出操作を行い、分離した有機層を飽和食塩水にて洗浄し、硫酸マグネシウムを加えて、ろ過した。ろ液の溶媒を留去し、酢酸エチル:ヘキサン=1:5を展開溶媒としたフラッシュカラムクロマトグラフィーにて精製することにより目的物を得た(黄白色固体、収率:60%)。ステップ3の合成スキームを示す。
<ステップ4:9−フェニル−9H−カルバゾール−3−カルボヒドラジドの合成>
次に、上記ステップ3で得た9−フェニル−9H−カルバゾール−3−カルボン酸エチル1.3gを、還流管を付けた三口フラスコに入れ、攪拌しながらヒドラジン水和物13mLを滴下して加えた。この混合物を90℃で1時間加熱した。ここでエタノールとヒドラジン水和物10mLを加え、80℃で1時間50分加熱した。さらに、エタノール10mLを加えて、80℃で8時間45分攪拌した。得られた混合物に水75mLを加えて、吸引ろ過した。ろ物をエタノールで洗浄することで目的物を得た(黄白色固体、収率:96%)。ステップ4の合成スキームを示す。
<ステップ5:3−(5−メチル−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル)−9−フェニル−9H−カルバゾール(略称:HMpcztz)の合成>
次に、上記ステップ4で得た9−フェニル−9H−カルバゾール−3−カルボヒドラジド1.0g、チオアセトアニリド0.52g、1−ブタノール16mLを、還流管を付けた三口フラスコに入れ、130℃で23時間加熱した。さらに1−ブタノール10mLを加え、130℃で18時間加熱した。得られた混合物を酢酸エチルに溶解し、溶媒を留去した。得られた残渣を、酢酸エチル:トルエン=1:10を展開溶媒としたフラッシュカラムクロマトグラフィーにて精製することにより目的物を得た(黄色油状物、収率:60%)。ステップ5の合成スキームを示す。
<ステップ6:トリス[3−(5−メチル−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル−κN2)−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(Mpcztz)])の合成>
次に、上記ステップ5で得たHMpcztz(略称)0.84g、トリス(アセチルアセトナト)イリジウム(III)(略称:Ir(acac))0.35gを、三方コックを取り付けた反応容器に入れ、容器内を窒素置換し、250℃で40時間加熱した。得られた固体をジクロロメタンに溶かし、酢酸エチルを展開溶媒としたフラッシュカラムクロマトグラフィー(Biotage SNAP KP−NH Cartridges)にて精製した。得られたフラクションを濃縮し、ジクロロメタンを展開溶媒としたフラッシュカラムクロマトグラフィー(Biotage SNAP KP−NH Cartridges)にて精製した。得られたフラクションを濃縮し、ジクロロメタンとヘキサンの混合溶媒にて再結晶することにより、本発明の一様態である有機金属錯体[Ir(Mpcztz)]を得た(黄色固体、収率5%)。ステップ6の合成スキームを示す。
なお、上記ステップ6で得られた黄色固体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25に示す。図25(B)は図25(A)における6.0ppmから8.0ppmの範囲を拡大して示したチャートである。このことから、本比較の合成例において、上述の構造式(002)で表される有機金属錯体[Ir(Mpcztz)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):2.29(s,9H)、6.32−6.35(t,3H)、6.55−6.58(t,9H)、6.82(d,6H)、6.97(s,3H)、7.05−7.08(t,3H)、7.20−7.25(m,6H)、7.41(d,3H)、7.45(d,3H)、7.59(d,3H)、7.66−7.74(m,9H).
次に、[Ir(Mpcztz)]を液体クロマトグラフ質量分析(Liquid Chromatography Mass Spectrometry(略称:LC/MS分析))によって質量(MS)分析した。
LC/MS分析は、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(Mpcztz)]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。
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った。この時のキャピラリー電圧は3.0kV、サンプルコーン電圧は30Vとし、検出はポジティブモードで行った。以上の条件でイオン化されたm/z=1390.44の成分を衝突室(コリジョンセル)内でアルゴンガスと衝突させてプロダクトイオンに解離させた。アルゴンを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。なお、測定する質量範囲はm/z=100〜1500とした。図26に、解離させたプロダクトイオンを飛行時間(TOF)型MSで検出した結果を示す。
図26の結果から、[Ir(Mpcztz)]は、主としてm/z=991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26に示す結果は、[Ir(Mpcztz)]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(Mpcztz)]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=991付近のプロダクトイオンは、[Ir(Mpcztz)]における配位子HMpcztzが離脱した状態のカチオンと推定され、[Ir(Mpcztz)]の特徴の一つである。
101 第1の電極
102 第2の電極
103 EL層
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
400 基板
401 第1の電極
403 EL層
404 第2の電極
405 シール材
406 シール材
407 封止基板
412 パッド
420 ICチップ
501 第1の電極
502 第2の電極
503 EL層
511 第1の発光ユニット
512 第2の発光ユニット
513 電荷発生層
601 駆動回路部(ソース線駆動回路)
602 画素部
603 駆動回路部(ゲート線駆動回路)
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FET
612 電流制御用FET
613 第1の電極
614 絶縁物
616 EL層
617 第2の電極
618 発光素子
623 nチャネル型FET
624 pチャネル型FET
901 筐体
902 液晶層
903 バックライトユニット
904 筐体
905 ドライバIC
906 端子
951 基板
952 電極
953 絶縁層
954 隔壁層
955 EL層
956 電極
1001 基板
1002 下地絶縁膜
1003 ゲート絶縁膜
1006 ゲート電極
1007 ゲート電極
1008 ゲート電極
1020 第1の層間絶縁膜
1021 第2の層間絶縁膜
1022 電極
1024W 発光素子の第1の電極
1024R 発光素子の第1の電極
1024G 発光素子の第1の電極
1024B 発光素子の第1の電極
1025 隔壁
1028 EL層
1029 発光素子の第2の電極
1031 封止基板
1032 シール材
1033 透明な基材
1034R 赤色の着色層
1034G 緑色の着色層
1034B 青色の着色層
1035 黒色層(ブラックマトリックス)
1036 オーバーコート層
1037 第3の層間絶縁膜
1040 画素部
1041 駆動回路部
1042 周辺部
2001 筐体
2002 光源
3001 照明装置
5000 表示領域
5001 表示領域
5002 表示領域
5003 表示領域
5004 表示領域
5005 表示領域
7101 筐体
7103 表示部
7105 スタンド
7107 表示部
7109 操作キー
7110 リモコン操作機
7201 本体
7202 筐体
7203 表示部
7204 キーボード
7205 外部接続ポート
7206 ポインティングデバイス
7210 第2の表示部
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
9033 留め具
9034 スイッチ
9035 電源スイッチ
9036 スイッチ
9630 筐体
9631 表示部
9631a 表示部
9631b 表示部
9632a タッチパネル領域
9632b タッチパネル領域
9633 太陽電池
9634 充放電制御回路
9635 バッテリー
9636 DCDCコンバータ
9637 操作キー
9638 コンバータ
9639 ボタン

Claims (9)

  1. 1,2,4−トリアゾール骨格を有する有機金属錯体を有する発光素子であって、
    前記1,2,4−トリアゾール骨格の3位に、フェニレン基を介してN−カルバゾリル基を有し、
    前記1,2,4−トリアゾール骨格の4位にフェニル基を有し、
    前記1,2,4−トリアゾール骨格の2位はイリジウムに配位し、
    前記フェニレン基は前記イリジウムと結合している発光素子。
  2. (G0)で表される構造を含む有機金属錯体。

    (式中、R乃至R13はそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数5乃至7のシクロアルキル基又は炭素数6乃至12のアリール基のいずれかを表す。前記シクロアルキル基及び前記アリール基は置換基を有していてもよい。
  3. (G1)で表される有機金属錯体。

    (式中、R乃至R13はそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数5乃至7のシクロアルキル基又は炭素数6乃至12のアリール基のいずれかを表す。前記シクロアルキル基及び前記アリール基は置換基を有していてもよい。
  4. (G2)で表される有機金属錯体。

    (式中、R乃至R11、及びR13乃至R18はそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数5乃至7のシクロアルキル基又は炭素数6乃至12のアリール基のいずれかを表す。前記シクロアルキル基及び前記アリール基は置換基を有していてもよい。
  5. 式(100)、(115)または(116)で表される有機金属錯体。
  6. 請求項2乃至のいずれか一に記載の有機金属錯体を用いた発光素子。
  7. 請求項1またはに記載の発光素子と、トランジスタ、または、基板と、を有する発光装置。
  8. 請求項に記載の発光装置と、センサ、操作ボタン、スピーカ、または、マイクと、を有する電子機器。
  9. 請求項に記載の発光装置と、筐体と、を有する照明装置。

JP2015146130A 2014-07-25 2015-07-23 有機金属錯体、発光素子、発光装置、電子機器及び照明装置 Active JP6674203B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015146130A JP6674203B2 (ja) 2014-07-25 2015-07-23 有機金属錯体、発光素子、発光装置、電子機器及び照明装置

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014151503 2014-07-25
JP2014151503 2014-07-25
JP2015146130A JP6674203B2 (ja) 2014-07-25 2015-07-23 有機金属錯体、発光素子、発光装置、電子機器及び照明装置

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2016032111A JP2016032111A (ja) 2016-03-07
JP2016032111A5 JP2016032111A5 (ja) 2018-06-21
JP6674203B2 true JP6674203B2 (ja) 2020-04-01

Family

ID=55162564

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015146130A Active JP6674203B2 (ja) 2014-07-25 2015-07-23 有機金属錯体、発光素子、発光装置、電子機器及び照明装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20160028027A1 (ja)
JP (1) JP6674203B2 (ja)
KR (1) KR102459664B1 (ja)
WO (1) WO2016012910A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170141330A1 (en) * 2015-11-17 2017-05-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organometallic Complex, Light-Emitting Element, Light-Emitting Device, Electronic Device, and Lighting Device
CN106632269B (zh) * 2016-10-10 2019-05-28 青岛科技大学 蓝色电致发光化合物及其在有机电致发光器件中的应用
US10421746B2 (en) * 2016-11-01 2019-09-24 Cynora Gmbh Organic molecules, especially for use in organic optoelectronic devices
CN111875626B (zh) * 2020-08-25 2022-02-08 洛阳师范学院 一种5-咔唑基间苯二甲酸和4,4′-联吡啶混配锌配合物及其制备方法和应用
CN112125836A (zh) * 2020-10-15 2020-12-25 濮阳惠成电子材料股份有限公司 有机电致光电材料中间体n-苯基咔唑-3-羧酸乙酯的合成方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5088025B2 (ja) * 2007-07-12 2012-12-05 コニカミノルタホールディングス株式会社 有機エレクトロルミネッセンス材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置
JP5577700B2 (ja) * 2007-07-12 2014-08-27 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置
JP5119812B2 (ja) * 2007-09-03 2013-01-16 コニカミノルタホールディングス株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置
JP5303892B2 (ja) * 2007-10-16 2013-10-02 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置
JP2009114369A (ja) * 2007-11-08 2009-05-28 Konica Minolta Holdings Inc 有機エレクトロルミネッセンス材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置
EP2496591B1 (en) 2009-11-02 2018-05-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organometallic complex, light-emitting element, display device, electronic device, and lighting device
US9005773B2 (en) * 2010-03-15 2015-04-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organometallic complex, light-emitting element, display device, electronic device, and lighting device
JP5601036B2 (ja) * 2010-06-03 2014-10-08 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子、有機エレクトロルミネッセンス素子材料、表示装置及び照明装置
JP2012169465A (ja) * 2011-02-15 2012-09-06 Konica Minolta Holdings Inc 有機エレクトロルミネッセンス素子、該素子を用いた照明装置及び新規プチセン系化合物
JP5708176B2 (ja) * 2011-04-13 2015-04-30 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置
KR102073138B1 (ko) * 2012-12-17 2020-02-04 엘지디스플레이 주식회사 청색 인광 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자
CN104178128A (zh) * 2013-05-28 2014-12-03 海洋王照明科技股份有限公司 双极性蓝光磷光材料及其制备方法和有机电致发光器件

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016032111A (ja) 2016-03-07
WO2016012910A1 (en) 2016-01-28
KR20170040234A (ko) 2017-04-12
KR102459664B1 (ko) 2022-10-26
US20160028027A1 (en) 2016-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6887539B2 (ja) 化合物
JP7167270B2 (ja) 化合物
JP6841672B2 (ja) 発光素子、正孔輸送層用材料、発光素子用材料、発光装置、電子機器、および照明装置
JP6850261B2 (ja) 発光素子、発光装置、電子機器および照明装置
KR102381509B1 (ko) 유기 화합물, 발광 소자, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
JP2018139327A (ja) 発光素子、照明装置、発光装置、表示装置、および電子機器
JP6461565B2 (ja) 有機化合物、発光素子、モジュール、発光装置、表示装置、照明装置及び電子機器
JP6611596B2 (ja) 有機化合物、発光装置及び電子機器
JP6674203B2 (ja) 有機金属錯体、発光素子、発光装置、電子機器及び照明装置
US9312498B2 (en) Organic compound, light-emitting element, display module, lighting module, light-emitting device, display device, electronic appliance, and lighting device
JP6537877B2 (ja) 有機金属錯体、発光素子、発光装置、電子機器及び照明装置
US20210098718A1 (en) Organometallic Complex, Light-Emitting Element, Light-Emitting Device, Electronic Device, and Lighting Device
JPWO2020026077A1 (ja) 有機化合物、発光素子、発光装置、電子機器および照明装置
JP6230904B2 (ja) 有機化合物、発光素子
JP2017171656A (ja) 有機金属錯体、発光素子、発光装置、電子機器及び照明装置
JPWO2019171233A1 (ja) 有機化合物、発光素子、発光装置、電子機器および照明装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180509

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180509

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190314

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190319

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190903

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200218

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200306

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6674203

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250