JP6925802B2 - 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。特に、緑から青色のりん光を発する材料の種類は多くなく、また、更なる特性の向上が求められている。
特許文献1にはフェノチアジン骨格を含む配位子を有するイリジウム錯体が開示されている。
国際公開第2004/081019号パンフレット
青色りん光を呈する発光材料は、未だその種類が他の色と比較して圧倒的に少ない。その上、そのうち多くの材料でHOMO準位が浅いという不都合な点がある。緑色から青色りん光を呈する有機金属錯体には、HOMO準位、LUMO準位共に浅い位置にあるものが多く、発光層に注入されたキャリアがトラップされてしまい、駆動電圧の上昇や、素子寿命の低下などを引き起こす原因となる場合があった。
そこで、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、キャリアの輸送性が高い有機金属錯体を提供することを目的とする。また、HOMO準位及び/又はLUMO準位が深い有機金属錯体を提供することを目的とする。また、電荷の注入性が良好な有機金属錯体を提供することを目的とする。また、緑色から青色のりん光を呈することが可能な有機金属錯体を提供することを目的とする。また、キャリア輸送性が良好であり且つ緑色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、本発明の他の一態様は、新規な発光材料を提供することを目的とする。または、新しい発光素子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、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有する必要はない。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、5−(2−ピリジニル)−5H−ベンゾイミダゾ[1,2−a]ベンゾイミダゾール構造を有する配位子を含む有機化合物を用いた発光材料である。
また、本発明の他の一態様は、下記一般式(G0)で表される構造を有する配位子を含む有機化合物を用いた発光材料である。
Figure 0006925802
但し、一般式(G0)中、RからR11はそれぞれ独立に、水素、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換又は無置換の炭素数1から6のハロアルキル基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキルチオ基、及び置換又は無置換のフェニル基から選ばれるいずれか一を表す。
本発明の他の一態様は、下記一般式(G1)で表される部分構造を有する有機金属錯体を用いた発光材料である。
Figure 0006925802
但し、一般式(G1)中、Mは第9族元素又は第10族元素を表し、RからR11はそれぞれ独立に、水素、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換又は無置換の炭素数1から6のハロアルキル基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキルチオ基、及び置換又は無置換のフェニル基から選ばれるいずれか一を表す。
本発明の他の一態様は、下記一般式(G2)で表される有機金属錯体を用いた発光材料である。
Figure 0006925802
但し、一般式(G2)中、Mは第9族元素又は第10族元素を表し、RからR11はそれぞれ独立に、水素、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換又は無置換の炭素数1から6のハロアルキル基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキルチオ基、及び置換又は無置換のフェニル基から選ばれるいずれか一を表す。また、Lはシクロメタル化による金属−炭素結合を形成しうる芳香族複素環2座配位子又はモノアニオン性キレート配位子を表す。また、Mが第9族元素の場合、nは0から2の整数を表し、mは1から3の整数を表し、n+mは3である。また、Mが第10族元素である場合、nは0又は1であり、mは1又は2であり、n+mは2である。なお、LはRからR11のいずれか一又は複数と、直接又は置換又は無置換の炭素、置換又は無置換のケイ素、酸素、硫黄若しくは窒素を介した架橋による結合を有していても良い。
本発明の他の一態様は、下記一般式(G3)で表される有機金属錯体を用いた発光材料である。
Figure 0006925802
但し、一般式(G3)中、RからR11はそれぞれ独立に、水素、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換又は無置換の炭素数1から6のハロアルキル基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキルチオ基、及び置換又は無置換のフェニル基から選ばれるいずれか一を表す。また、Lはシクロメタル化による金属−炭素結合を形成しうる芳香族複素環2座配位子又はモノアニオン性キレート配位子を表す。また、nは0又は1であり、mは1又は2であり、n+mは2である。なお、LはRからR11のいずれか一又は複数と、直接又は置換又は無置換の炭素、置換又は無置換のケイ素、酸素、硫黄若しくは窒素を介した架橋による結合を有していても良い。
本発明の他の一態様は、下記一般式(G4)で表される有機金属錯体を用いた発光材料である。
Figure 0006925802
但し、一般式(G4)中、RからR11はそれぞれ独立に、水素、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換又は無置換の炭素数1から6のハロアルキル基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキルチオ基、及び置換又は無置換のフェニル基から選ばれるいずれか一を表す。また、Lはシクロメタル化による金属−炭素結合を形成しうる芳香族複素環2座配位子又はモノアニオン性キレート配位子を表す。また、nは0から2の整数を表し、mは1から3の整数を表し、n+mは3である。なお、LはRからR11のいずれか一又は複数と、直接又は置換又は無置換の炭素、置換又は無置換のケイ素、酸素、硫黄若しくは窒素を介した架橋による結合を有していても良い。
本発明の他の一態様は、上記いずれかに記載の発光材料において、Lが下記一般式(L1)から(L12)のいずれか一又は複数で表される発光材料である。
Figure 0006925802
Figure 0006925802
但し、一般式(L1)から(L12)において、R29からR32、R71からR102は、それぞれ独立に、水素、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換又は無置換の炭素数1から6のハロアルキル基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルコキシ基、及び置換又は無置換の炭素数1から6のアルキルチオ基から選ばれるいずれか一を表す。また、Arは置換又は無置換の炭素数6から10のアリール基を表し、具体的には、置換又は無置換の炭素数6から10のフェニル基、あるいは置換又は無置換の炭素数6から10のナフチル基が挙げられる。また、AからAは、それぞれ独立に、窒素、水素と結合するsp混成炭素、または置換基Rと結合するsp炭素を表し、AからA11は、それぞれ独立に、窒素、または置換基Rと結合するsp炭素を表し、前記置換基Rは炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、炭素数1から6のハロアルキル基、またはフェニル基を表す。また、X、Y、Z、X、Z、Y、Z、X及びYはそれぞれ独立に窒素原子又は炭素原子を表す。なお、一般式(L8)におけるX、Y及びZはそのうち2又は3が炭素原子であり、当該炭素原子は置換基を有していても有していなくても良い。また、一般式(L9)におけるX及びZ、一般式(L10)におけるY及びZ、一般式(L11)におけるX及びYの各組み合わせにおいては、一方が窒素原子であった場合、他方は炭素原子である。これらX、Y及びZが炭素原子であった場合、当該炭素原子は置換基を有していても有していなくても良い。
本発明の他の一態様は、上記いずれかに記載の発光材料を用いた発光素子である。
本発明の他の一態様は、下記一般式(G5)で表される有機金属錯体である。
Figure 0006925802
但し、一般式(G5)において、RからR11はそれぞれ独立に、水素、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換又は無置換の炭素数1から6のハロアルキル基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキルチオ基、及び置換又は無置換のフェニル基から選ばれるいずれか一を表す。また、Aは五員複素芳香環骨格を表し、当該骨格中に2又は3の窒素原子を含み、Arは炭素数6から14の2価のアリーレン基又は炭素数3から15且つヘテロ原子1から5の2価のヘテロアリーレン基を表す。なお、一般式(G5)においてRからR11が結合している炭素のいずれかとArを構成する元素のいずれかは直接、又は置換又は無置換の炭素、置換又は無置換のケイ素、酸素、硫黄もしくは窒素いずれかの架橋により結合していても良い。
本発明の他の一態様は、下記一般式(G5)で表される有機金属錯体である。
Figure 0006925802
但し、一般式(G5)において、Aはが下記一般式(p1)から(p4)で表される骨格のいずれか一を表す。
Figure 0006925802
但し、一般式(G5)及び一般式(p1)から一般式(p4)において、RからR11及びR29からR31はそれぞれ独立に、水素、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換又は無置換の炭素数1から6のハロアルキル基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキルチオ基、及び置換又は無置換のフェニル基から選ばれるいずれか一を表す。また、一般式(G5)においてRからR11が結合している炭素のいずれかとArを構成する元素のいずれかは直接、又は酸素、硫黄もしくは窒素いずれかの架橋により結合していても良い。また、一般式(p1)から一般式(p4)において、X、Y、Z、X、Z、Y、Z、X及びYはそれぞれ独立に窒素原子又は炭素原子を表す。なお、一般式(p1)においてX、Y及びZはそのうち2又は3が炭素原子であり、当該炭素原子は置換基を有していても有していなくても良い。また、一般式(p2)におけるX及びZ、一般式(p3)におけるY及びZ、一般式(p4)におけるX及びYの各組み合わせにおいては、一方が窒素原子であった場合、他方は炭素原子である。これらX、Y及びZが炭素原子であった場合、当該炭素原子は置換基を有していても有していなくても良い。
本発明の他の一態様は、下記一般式(G51)で表される有機金属錯体である。
Figure 0006925802
但し、一般式(G51)において、RからR11及びR25からR28はそれぞれ独立に、水素、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換又は無置換の炭素数1から6のハロアルキル基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキルチオ基、及び置換又は無置換のフェニル基から選ばれるいずれか一を表す。また、Aは五員複素芳香環骨格を表し、当該骨格中に2又は3の窒素原子を含む。なお、一般式(G51)においてR11が結合している炭素とR28が結合している炭素は直接、又は置換又は無置換の炭素、置換又は無置換のケイ素、酸素、硫黄もしくは窒素いずれかの架橋により結合していても良い。
本発明の他の一態様は、下記一般式(G51)で表される有機金属錯体である。
Figure 0006925802
但し、一般式(G51)において、Aはが下記一般式(p1)から(p4)で表される骨格のいずれか一を表す。
Figure 0006925802
但し、一般式(G51)及び一般式(p1)から一般式(p4)において、RからR11及びR25からR31はそれぞれ独立に、水素、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換又は無置換の炭素数1から6のハロアルキル基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキルチオ基、及び置換又は無置換のフェニル基から選ばれるいずれか一を表す。また、一般式(G51)においてR11が結合している炭素とR28が結合している炭素は直接、又は酸素、硫黄もしくは窒素いずれかの架橋により結合していても良い。また、一般式(p1)から一般式(p4)において、X、Y、Z、X、Z、Y、Z、X及びYはそれぞれ独立に窒素原子又は炭素原子を表す。なお、一般式(p1)においてX、Y及びZはそのうち2又は3が炭素原子であり、当該炭素原子は置換基を有していても有していなくても良い。また、一般式(p2)におけるX及びZ、一般式(p3)におけるY及びZ、一般式(p4)におけるX及びYの各組み合わせにおいては、一方が窒素原子であった場合、他方は炭素原子である。これらX、Y及びZが炭素原子であった場合、当該炭素原子は置換基を有していても有していなくても良い。
本発明の他の一態様は、下記一般式(G52)で表される有機金属錯体である。
Figure 0006925802
但し、一般式(G52)において、RからR11、R25からR28及びR33からR35はそれぞれ独立に、水素、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換又は無置換の炭素数1から6のハロアルキル基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキルチオ基、及び置換又は無置換のフェニル基から選ばれるいずれか一を表す。なお、一般式(G52)においてR11が結合する炭素とR28が結合する炭素は直接、又は置換又は無置換の炭素、置換又は無置換のケイ素、酸素、硫黄もしくは窒素いずれかの架橋により結合していても良い。
本発明の他の一態様は、下記一般式(G53)で表される有機金属錯体である。
Figure 0006925802
但し、一般式(G53)において、RからR10及びR25からR27はそれぞれ独立に、水素、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換又は無置換の炭素数1から6のハロアルキル基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキルチオ基、及び置換又は無置換のフェニル基から選ばれるいずれか一を表す。また、Aは五員複素芳香環骨格を表し、当該骨格中に2又は3の窒素原子を含む。また、Qは単結合、炭素原子、ケイ素原子、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子のいずれか一を表す。なお、Qが炭素原子又はケイ素原子である場合は置換基を有していても良い。
本発明の他の一態様は、下記一般式(G53)で表される有機金属錯体である。
Figure 0006925802
但し、一般式(G53)において、Aはが下記一般式(p1)から(p4)で表される骨格のいずれか一を表す。
Figure 0006925802
但し、一般式(G53)及び一般式(p1)から一般式(p4)において、RからR10、R25からR27及びR29からR31はそれぞれ独立に、水素、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換又は無置換の炭素数1から6のハロアルキル基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキルチオ基、及び置換又は無置換のフェニル基から選ばれるいずれか一を表す。また、一般式(G53)において、Qは単結合、炭素原子、ケイ素原子、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子のいずれか一を表す。なお、Qが炭素原子又はケイ素原子である場合は置換基を有していても良い。また、一般式(p1)から一般式(p4)において、X、Y、Z、X、Z、Y、Z、X及びYはそれぞれ独立に窒素原子又は炭素原子を表す。なお、一般式(p1)におけるX、Y及びZはそのうち2又は3が炭素原子であり、当該炭素原子は置換基を有していても有していなくても良い。また、一般式(p2)におけるX及びZ、一般式(p3)におけるY及びZ、一般式(p4)におけるX及びYの各組み合わせにおいては、一方が窒素原子であった場合、他方は炭素原子である。これらX、Y及びZが炭素原子であった場合、当該炭素原子は置換基を有していても有していなくても良い。
本発明の他の一態様は、下記一般式(G54)で表される有機金属錯体である。
Figure 0006925802
但し、一般式(G54)において、RからR10、R25からR27及びR33からR35はそれぞれ独立に、水素、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換又は無置換の炭素数1から6のハロアルキル基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキルチオ基、及び置換又は無置換のフェニル基から選ばれるいずれか一を表す。また、Qは単結合、炭素原子、ケイ素原子、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子のいずれか一を表す。なお、Qが炭素原子又はケイ素原子である場合は置換基を有していても良い。
本発明の他の一態様は、下記一般式(G55)で表される有機金属錯体である。
Figure 0006925802
但し、一般式(G55)において、RからR10、R25からR27及びR33からR35はそれぞれ独立に、水素、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換又は無置換の炭素数1から6のハロアルキル基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキルチオ基、及び置換又は無置換のフェニル基から選ばれるいずれか一を表す。
本発明の他の一態様は、上記いずれかに記載の有機金属錯体において、R33からR35が水素である有機金属錯体である。
本発明の他の一態様は、上記いずれかに記載の有機金属錯体において、R25からR27が水素である有機金属錯体である。
本発明の他の一態様は、上記いずれかに記載の有機金属錯体において、Rがメチル基である有機金属錯体である。
本発明の他の一態様は上記いずれかに記載の有機金属錯体において、RからR及びRからR10が水素である有機金属錯体である。
本発明の他の一態様は、下記構造式(100)で表される有機金属錯体である。
Figure 0006925802
本発明の他の一態様は、上記いずれかに記載の有機金属錯体において、青色の発光を呈する有機金属錯体である。
本発明の他の一態様は、上記いずれかに記載の有機金属錯体を用いた発光材料である。
本発明の他の一態様は、第1の電極と、第2の電極と、EL層とを有し、前記EL層は前記第1の電極と前記第2の電極と間に位置し、前記EL層に上記いずれかに記載の有機金属錯体を含む発光素子である。
本発明の他の一態様は、上記いずれかに記載の発光素子において、前記EL層が発光層を有し、前記有機金属錯体が前記発光層に含まれる発光素子である。
本発明の他の一態様は、上記いずれかに記載の発光素子において、青色発光を呈する発光素子である。
本発明の他の一態様は、上記いずれかに記載の発光素子と、トランジスタ、または、基板と、を有する発光装置である。
本発明の他の一態様は、上記記載の発光装置と、センサ、操作ボタン、スピーカ、または、マイクと、を有する電子機器である。
本発明の他の一態様は、上記記載の発光装置と、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が、発光装置に含まれる場合がある。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、キャリアの輸送性が高い有機金属錯体を提供することができる。また、HOMO準位及び/又はLUMO準位が深い有機金属錯体を提供することができる。また、電荷の注入性が良好な有機金属錯体を提供することができる。また、緑色から青色のりん光を呈することが可能な有機金属錯体を提供することができる。また、キャリア輸送性が良好であり且つ緑色から青色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、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。 電子機器を表す図 [Pt(ppzObibipy)]のH−NMRチャート。 [Pt(ppzObibipy)]の吸収スペクトル及び発光スペクトル。 発光素子1の輝度−電流密度特性を表す図。 発光素子1の電流効率−輝度特性を表す図。 発光素子1の輝度−電圧特性を表す図。 発光素子1の電流−電圧特性を表す図。 発光素子1の外部量子効率−輝度特性を表す図。 発光素子1の発光スペクトルを表す図。
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。ただし、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。したがって、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、5−(2−ピリジニル)−5H−ベンゾイミダゾ[1,2−a]ベンゾイミダゾール構造を有する配位子を含む有機化合物及び、当該有機化合物を含む発光材料である。
また、本発明の一態様は、下記一般式(G0)で表される構造を有する配位子を含む有機化合物及びそれを含む発光材料である。
Figure 0006925802
この配位子を有する有機化合物は、青色りん光を発する構造とすることが可能であり、この際、当該有機化合物が5−(2−ピリジニル)−5H−ベンゾイミダゾ[1,2−a]ベンゾイミダゾール構造を含む配位子を有することから比較的HOMO準位が低く、ホールが注入しやすく、ホールをトラップしにくい発光材料とすることができる。このことから、当該発光材料を用いることによって、駆動電圧の小さいエネルギー効率の良好な発光素子を得ることが容易となる。
また、上記有機化合物は、第9族又は第10族の元素を中心金属とした有機金属錯体とすることによって、良好な効率で緑色から青色のりん光を得ることができる。
すなわち、本発明の好ましい一態様は、下記一般式(G1)で表される部分構造を有する有機金属錯体である。
Figure 0006925802
また、本発明の一態様の有機金属錯体は、上記一般式(G0)で表される配位子と、他の配位子とを有する有機金属錯体であっても良く、下記一般式(G2)のように表すこともできる。
Figure 0006925802
なお、上記一般式(G1)、(G2)中、Mは第9族元素又は第10族元素を表し、特に、白金又はイリジウムが三重項励起状態からの発光を得やすいためより好ましい。
また、上記一般式(G2)においては、Mが第9族元素の場合、nは0から2の整数を表し、mは1から3の整数を表し、n+mは3である。また、Mが第10族元素である場合、nは0又は1であり、mは1又は2であり、n+mは2である。
また、本発明の一態様の有機金属錯体は、中心金属Mが白金であると発光スペクトルのピーク波長が短波長の良好な緑色から青色のりん光を呈する。そのため、下記一般式(G3)で表される有機金属錯体が好ましい。
Figure 0006925802
但し、一般式(G3)中、nは0又は1であり、mは1又は2であり、n+mは2である。
また、本発明の一態様の有機金属錯体は、中心金属Mがイリジウムであると、発光スペクトルのピーク波長が短波長の良好な緑色から青色のりん光を呈する。そのため、下記一般式(G4)で表される有機金属錯体が好ましい。
Figure 0006925802
但し、一般式(G4)中、nは0から2の整数を表し、mは1から3の整数を表し、n+mは3である。
なお、上記一般式(G2)から一般式(G4)において、LはRからR11のいずれか一又は複数と、直接又は置換もしくは無置換の炭素、置換もしくは無置換のケイ素、酸素、硫黄及び窒素から選ばれる一を介した架橋により結合を有していても良い。
また、上記一般式(G2)から一般式(G4)で表される有機金属錯体において、Lはシクロメタル化による金属−炭素結合を形成しうる芳香族複素環2座配位子又はモノアニオン性キレート配位子を表す。なお、Lは下記一般式(L1)から一般式(L12)のいずれかで表される配位子であることが好ましい。なお、一般式(L1)から一般式(L6)で表される配位子は、モノアニオン性キレート配位子であり、一般式(L7)から一般式(L12)で表される配位子は、シクロメタル化による金属−炭素結合を形成しうる芳香族複素環2座配位子である。
Figure 0006925802
Figure 0006925802
ただし、一般式(L1)から(L12)において、R29からR32、R71からR102は、それぞれ独立に、水素、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換又は無置換の炭素数1から6のハロアルキル基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルコキシ基、及び置換又は無置換の炭素数1から6のアルキルチオ基から選ばれるいずれか一を表す。また、Arは置換又は無置換の炭素数6から10のアリール基を表し、具体的には、置換又は無置換の炭素数6から10のフェニル基、あるいは置換又は無置換の炭素数6から10のナフチル基が挙げられる。また、AからAは、それぞれ独立に、窒素、水素と結合するsp混成炭素、または置換基Rと結合するsp炭素を表し、AからA11は、それぞれ独立に、窒素、または置換基Rと結合するsp炭素を表し、前記置換基Rは炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、炭素数1から6のハロアルキル基、またはフェニル基を表す。また、X、Y、Z、X、Z、Y、Z、X及びYはそれぞれ独立に窒素原子又は炭素原子を表す。なお、一般式(L8)においてX、Y及びZはそのうち2又は3が炭素原子であり、当該炭素原子は置換基を有していても有していなくても良い。また、一般式(L9)におけるX及びZ、一般式(L10)におけるY及びZ、一般式(L11)におけるX及びYの各組み合わせにおいては、一方が窒素原子であった場合、他方は炭素原子である。X、Y、Z、X、Z、Y、Z、X及びYは、それ自体が炭素原子であった場合、置換基を有していても有していなくても良い。
上記一般式(G3)で表される構成を有する有機金属錯体において、配位子Lは五員複素芳香環骨格に置換基Arが結合した、シクロメタル化による金属−炭素結合を形成しうる芳香族複素環2座配位子であることが発光スペクトルのピーク波長が短波長の良好な緑色から青色のりん光を呈するため好ましい。
このような構成を有する有機金属錯体は、下記一般式(G5)で表すことができる。
Figure 0006925802
また、一般式(G5)において、Arは置換又は無置換のフェニル基であることが好ましい。このような構成を有する有機金属錯体は、下記一般式(G51)で表すことができる。
Figure 0006925802
また、一般式(G51)において、R11とR28は単結合または、炭素原子、ケイ素原子、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子のいずれか一を介した架橋により結合していても良い。このような構成を有する有機金属錯体は、下記一般式(G53)で表すことができる。
Figure 0006925802

また、上記一般式(G5)、(G51)及び(G53)において、Aは上述の通り、五員複素芳香環骨格であることが好ましい。五員複素芳香環骨格としては、下記一般式(p1)から(p4)で表される骨格などを用いることができる。
Figure 0006925802
上記一般式(p1)から(p4)中、R29からR31は、それぞれ独立に、水素、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換又は無置換の炭素数1から6のハロアルキル基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルコキシ基、及び置換又は無置換の炭素数1から6のアルキルチオ基から選ばれるいずれか一を表す。また、X、Y、Z、X、Z、Y、Z、X及びYはそれぞれ独立に窒素原子又は炭素原子を表す。なお、一般式(p1)におけるX、Y及びZはそのうち2又は3が炭素原子であり、当該炭素原子は置換基を有していても有していなくても良い。また、一般式(p2)におけるX及びZ、一般式(p3)におけるY及びZ、一般式(p4)におけるX及びYの各組合せにおいては、一方が窒素原子であった場合、他方は炭素原子である。X、Y、Z、X、Z、Y、Z、X及びYは、それ自体が炭素原子であった場合、置換基を有していても有していなくても良い。
なお、上記一般式(G51)及び(G53)において、Aで表される五員複素芳香環骨格は、上記一般式(p1)で表され、且つ、X、Y及びZが共に炭素である構成が好ましい。すなわち、本発明の好ましい一態様は、下記一般式(G52)、(G54)で表される有機金属錯体である。
Figure 0006925802
Figure 0006925802
また、上記一般式(G53)、(G54)において、Qは単結合、炭素原子、ケイ素原子、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子のいずれか一を表す。なお、Qが炭素原子又はケイ素原子である場合は置換基を有していても良い。当該置換基としては、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、置換又は無置換のアリール基、置換又は無置換のヘテロアリール基などを用いることができる。なお、Qは酸素原子であることが好ましく、本発明の一態様は、下記一般式(G55)で表される有機金属錯体がより好ましい形態である。
Figure 0006925802
なお、上記一般式(G0)から(G5)及び(G51)から(G55)において、RからR11、R25からR28及びR33からR35はそれぞれ独立に、水素、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換又は無置換の炭素数1から6のハロアルキル基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキルチオ基、及び置換又は無置換のフェニル基から選ばれるいずれか一を表す。
また、上述の一般式で表される有機金属錯体は、R33からR35が水素であることが化学的な安定性および電気的な安定性に優れる為好ましく、また、R25からR27が水素であると、化学的な安定性および電気的な安定性に優れるため好ましい。また、RからR及びRからR10が水素である構成は、化学的な安定性および電気的な安定性に優れるため好ましい構成である。
なお、炭素数1から6のアルキル基としては、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、分岐を有するまたは有さないヘキシル基等があげられる。また、ハロゲン基としては、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基及びヨード基等が挙げられる。炭素数1から6のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基およびヘキシルオキシ基などの直鎖状または分岐鎖状アルキルオキシ基や、ビニルオキシ基、プロペニルオキシ基、ブテニルオキシ基、ペンテニルオキシ基、ヘキセニルオキシ基等のアルケニルオキシ基等が挙げられる。炭素数1から6のハロアルキル基としては、トリフルオロメチル基、2,2−ジフルオロエチル基等が挙げられる。炭素数1から6のアルキルチオ基としては、メチルチオ基、エチルチオ基等を挙げることができる。
なお、本明細書中において「置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基」と記載した場合や、炭素数1から6のアルキル基に対し「置換基を有していても良い」との記載がある場合、当該アルキル基に置換する置換基としてはハロゲン基及び炭素数1から6のアルコキシ基が相当する。また、元素やアルキル基以外の基に対して「置換又は無置換の」との記載がある場合や、元素やアルキル基以外の基に「置換基を有していても良い」旨の記載がある場合、当該元素やアルキル基以外の基に置換する置換基としては、炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基及び炭素数1から6のアルコキシ基等を用いることができる。
したがって、置換又は無置換のフェニル基の具体例としては、フェニル基、2−メチルフェニル基、2,5−ジメチルフェニル基、2,6−ジメチルフェニル基、2,6−ジエチルフェニル基、2,6−ジイソプロピルフェニル基、2,6−ジイソブチルフェニル基、2,6−ジシクロプロピルフェニル基、2,4,6−トリメチルフェニル基、4−フルオロフェニル基、2,6−ジフルオロフェニル基、4−トリフルオロメチルフェニル基、4−シアノフェニル基、4−メトキシフェニル基、3,4−ジメトキシフェニル基、3,4−メチレンジオキシフェニル基、4−トリフルオロメトキシフェニル基、4−ジメチルアミノフェニル基等が挙げられる。
当該構成を有する有機金属錯体は新規有機金属錯体である。また、キャリアの輸送性が高い有機金属錯体である。また、HOMO準位及び/又はLUMO準位が深いことから、電荷の注入性も良好な有機金属錯体である。また、三重項励起準位も高い為、緑から青色のりん光を呈することが可能な有機金属錯体である。また、当該有機金属錯体は、HOMO準位及び/又はLUMO準位が深く、且つ三重項励起準位も高いため、キャリア輸送性が良好であり且つ青色りん光を呈する有機金属錯体である。また、発光スペクトルのピークが短波長であるため、深い青色のりん光を呈することが可能な有機金属錯体である。
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。
Figure 0006925802
Figure 0006925802
Figure 0006925802
Figure 0006925802
Figure 0006925802
Figure 0006925802
上述したような、本発明の一態様の有機金属錯体の合成方法を、下記一般式(G0−53)で表される配位子を含む有機金属錯体(G53)の合成方法を例として以下に示す。
≪一般式(G0−53)で表されるベンゾイミダゾ[1,2−a]ベンゾイミダゾール誘導体の合成方法≫
一般式(G0−53)で表されるベンゾイミダゾ[1,2−a]ベンゾイミダゾール誘導体の構造を以下に示す。
Figure 0006925802
一般式(G0−53)において、RからR10及びR25からR27はそれぞれ独立に、水素、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換又は無置換の炭素数1から6のハロアルキル基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキルチオ基、及び置換又は無置換のフェニル基から選ばれるいずれか一を表す。また、Aは五員複素芳香環骨格を表し、当該骨格中に2又は3の窒素原子を含む。また、Qは単結合、炭素原子、ケイ素原子、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子のいずれか一を表す。なお、Qが炭素原子又はケイ素原子である場合は置換基を有していても良い。
一般式(G0−53)で表されるベンゾイミダゾ[1,2−a]ベンゾイミダゾール誘導体は、下記合成スキーム(a)に示すように、ハロゲン化物(A1)と五員複素芳香環骨格を有し、ヒドロキシル基、アミノ基、メルカプト基、シリル基、ボロン酸またはボロン酸エステルで置換されたベンゼン誘導体(A2)とを反応させることにより得られる。
Figure 0006925802
なお、上記合成スキーム(a)において、Qが酸素、もしくは硫黄である場合、Rは水素でありnは1を表す。また、Qが窒素、もしくはケイ素である場合、Rは水素または置換基であり、nは2を表す。当該置換基としては、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、置換又は無置換のアリール基、置換又は無置換のヘテロアリール基などを用いることができる。置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、置換又は無置換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、置換又は無置換のヘテロアリール基としては、ピリジル基、チエニル基などが挙げられる。また、Qが炭素、もしくは単結合である場合、Rはボロン酸またはボロン酸エステルまたは環状トリオールボレート塩であり、nは1を表す。また、式中Xはハロゲンを表す。
なお、上記合成スキーム(a)において、ハロゲン化物(A1)は下記合成スキーム(b)に示すように合成することができる。すなわち、アミノフェニル基を有するベンゾイミダゾールー2−オン誘導体(B1)を塩化ホスホリル中で加熱することにより得られる。また、塩化ホスホリルの代わりにポリリン酸を用いても良く、ハロゲンで置換されたカルボジイミド誘導体(B2)とアミノピリジン誘導体(B3)を反応させても良い。
Figure 0006925802
上記合成スキーム(b)において、XおよびX,Xはハロゲン元素を示し、ヨウ素もしくは臭素が好ましく、Xが塩素の場合は、X,Xは臭素又はヨウ素が望ましく、Xが臭素の場合は、X,Xはヨウ素が好ましい。
≪一般式(G53)で表される本発明の一態様の有機金属錯体の合成方法≫
次に、下記合成スキーム(c)に示すように上記一般式(G0−53)で表されるベンゾイミダゾ[1,2−a]ベンゾイミダゾール誘導体と、ハロゲンを含む白金の金属化合物(テトラクロロ白金酸カリウム等)とを酢酸、または酢酸を含む溶媒を用いて、不活性ガス雰囲気にて加熱する。これにより、一般式(G53)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。
Figure 0006925802
上記合成スキーム(c)において、RからR10及びR25からR27はそれぞれ独立に、水素、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換又は無置換の炭素数1から6のハロアルキル基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルコキシ基、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキルチオ基、及び置換又は無置換のフェニル基から選ばれるいずれか一を表す。また、Aは五員複素芳香環骨格を表し、当該骨格中に2又は3の窒素原子を含む。また、Qは単結合、炭素原子、ケイ素原子、酸素原子、硫黄原子及び窒素原子のいずれか一を表す。なお、Qが炭素原子又はケイ素原子である場合は置換基を有していても良い。
≪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を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1wt%以上20wt%以下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0.5wt%以上5wt%以下、酸化亜鉛を0.1wt%以上1wt%以下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上述のいずれかで表される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。
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。ここでは、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、電極の仕事関数によ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族から第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。
なお、正孔注入層は、上述したアクセプター材料を単独または他の材料と混合して形成しても良い。この場合、アクセプター材料が正孔輸送層から電子を引き抜き、正孔輸送層に正孔注入することができる。アクセプター材料は引き抜いた電子を陽極へ輸送する。
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’−ジフェニル−N,N’−ビス[4−(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:1,6FLPAPrn)、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。なお、本発明の一態様の有機金属錯体である{3−[6−(1H−ピラゾール−1−イル−κN)−1,2−フェニレン−κC]オキシ[7−メチル−5−(2−ピリジニル−κN)−5H−ベンゾイミダゾ[1,2−a]ベンゾイミダゾール−3,4−ジイル−κC]}白金(II)(略称:[Pt(ppzObibipy)])も、緑から青色のりん光を呈するりん光発光物質である。当該有機金属錯体を発光材料として用いることで、駆動電圧の小さい、寿命の良好な発光素子を得ることができる。
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から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、HOMO準位及び/又はLUMO準位が深いため、電荷の注入性が良好であり駆動電圧の低い発光素子を得ることが可能となる。また、緑色から青色のりん光を呈する発光素子を得ることができる。
TADF材料としては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、エオシン等を用いることができる。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)、またはパラジウム(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。
Figure 0006925802
また、以下の構造式に示される2−ビフェニル−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)や、9−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−9’−フェニル−9H,9’H−3,3’−ビカルバゾール(略称:PCCzTzn)、9−[4−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)フェニル]−9’−フェニル−9H,9’H−3,3’−ビカルバゾール(略称:PCCzPTzn)、2−[4−(10H−フェノキサジン−10−イル)フェニル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(略称:PXZ−TRZ)、3−[4−(5−フェニル−5,10−ジヒドロフェナジン−10−イル)フェニル]−4,5−ジフェニル−1,2,4−トリアゾール(略称:PPZ−3TPT)、3−(9,9−ジメチル−9H−アクリジン−10−イル)−9H−キサンテン−9−オン(略称:ACRXTN)、ビス[4−(9,9−ジメチル−9,10−ジヒドロアクリジン)フェニル]スルホン(略称:DMAC−DPS)、10−フェニル−10H,10’H−スピロ[アクリジン−9,9’−アントラセン]−10’−オン(略称:ACRSA)、等のπ電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環の両方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共に高く、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、熱活性化遅延蛍光を効率よく得られることから特に好ましい。なお、π電子不足型複素芳香環の代わりに、シアノ基のような電子吸引基が結合した芳香環を用いても良い。
Figure 0006925802
発光層のホスト材料としては、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−9−H−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。
発光物質として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。
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から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、グラビア印刷法、オフセット印刷法、インクジェット法、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。
また、電子注入層115の代わりに電荷発生層116を設けても良い(図1(B))。電荷発生層116は、電位をかけることによって当該層の陰極側に接する層に正孔を、陽極側に接する層に電子を注入することができる層のことである。電荷発生層116には、少なくともP型層117が含まれる。P型層117は、上述の正孔注入層111を構成することができる材料として挙げた複合材料を用いて形成することが好ましい。またP型層117は、複合材料を構成する材料として上述したアクセプター材料を含む膜と正孔輸送材料を含む膜とを積層して構成しても良い。P型層117に電位をかけることによって、電子輸送層114に電子が、陰極である第2の電極102に正孔が注入され、発光素子が動作する。この際、電子輸送層114の電荷発生層116に接する位置に、本発明の一態様の有機化合物を含む層が存在することによって、発光素子の駆動時間の蓄積に伴う輝度低下が抑制され、寿命の長い発光素子を得ることができる。
なお、電荷発生層116はP型層117の他に電子リレー層118及び電子注入バッファ層119のいずれか一又は両方がもうけられていることが好ましい。
電子リレー層118は少なくとも電子輸送性を有する物質を含み、電子注入バッファ層119とP型層117との相互作用を防いで電子をスムーズに受け渡す機能を有する。電子リレー層118に含まれる電子輸送性を有する物質のLUMO準位は、P型層117におけるアクセプター性物質のLUMO準位と、電子輸送層114における電荷発生層116に接する層に含まれる物質のLUMO準位との間であることが好ましい。電子リレー層118に用いられる電子輸送性を有する物質におけるLUMO準位の具体的なエネルギー準位は−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118に用いられる電子輸送性を有する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119には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物(アルカリ金属化合物(酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む)、アルカリ土類金属化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む)、または希土類金属の化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む))等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
また、電子注入バッファ層119が、電子輸送性を有する物質とドナー性物質を含んで形成される場合には、ドナー性物質として、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物(アルカリ金属化合物(酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む)、アルカリ土類金属化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む)、または希土類金属の化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む))の他、テトラチアナフタセン(略称:TTN)、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。なお、電子輸送性を有する物質としては、先に説明した電子輸送層114を構成する材料と同様の材料を用いて形成することができる。また、本発明の有機化合物を用いることもできる。
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、真空蒸着法やスパッタリング法などの乾式法、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、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、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、グラビア印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法、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。
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。
なお、第1の電極101と第2の電極102との間に設けられる層の構成は、上記のものには限定されない。しかし、発光領域と電極やキャリア注入層に用いられる金属とが近接することによって生じる消光が抑制されるように、第1の電極101および第2の電極102から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成が好ましい。
また、発光層113に接する正孔輸送層や電子輸送層、特に発光層113における再結合領域に近い方に接するキャリア輸送層は、発光層で生成した励起子からのエネルギー移動を抑制するため、そのバンドギャップが発光層を構成する発光物質もしくは、発光層に含まれる発光中心物質が有するバンドギャップより大きいバンドギャップを有する物質で構成することが好ましい。
続いて、複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子(積層型素子ともいう)の態様について、図1(C)を参照して説明する。この発光素子は、陽極と陰極との間に、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)又は図1(B)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(C)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であるということができる。
図1(C)において、第1の電極501と第2の電極502との間には、第1の発光ユニット511と第2の発光ユニット512が積層されており、第1の発光ユニット511と第2の発光ユニット512との間には電荷発生層513が設けられている。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機能を有する。すなわち、図1(C)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。
電荷発生層513は、図1(B)にて説明した電荷発生層116と同様の構成で形成することが好ましい。有機化合物と金属酸化物の複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。なお、発光ユニットの陽極側の面が電荷発生層513に接している場合は、電荷発生層513が発光ユニットの正孔注入層の役割も担うことができるため、発光ユニットは正孔注入層を設けなくとも良い。
また、電子注入バッファ層119を設ける場合、当該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必ずしも重ねて電子注入層を形成する必要はない。
なお、発光ユニット中、電荷発生層513における陽極側の面に接する層(代表的には陽極側の発光ユニットにおける電子輸送層)に実施の形態1で説明した本発明の一態様の有機化合物が含まれることによって、駆動時間の蓄積に伴う輝度劣化を抑制することが可能となり、信頼性の良好な発光素子を得ることができる。
図1(C)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。本実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層513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、可視光の反射率が40%から100%、好ましくは70%から100%であり、その抵抗率が1×10−2Ωcm以下であるとする。また、半透過・半反射電極は可視光の反射率が20%から80%、好ましくは40%から70%であり、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14族(ケイ素等)半導体、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から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)あるいは図1(B)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(C)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)または図1(B)のEL層103または図1(C)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)や黒色層(ブラックマトリックス)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)、(B)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又は図1(C)の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から表示領域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から表示領域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から表示領域5003にも設けることができる。また、表示領域5000から表示領域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から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から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。
また、図13(A)〜(C)に、折りたたみ可能な携帯情報端末9310を示す。図13(A)に展開した状態の携帯情報端末9310を示す。図13(B)に展開した状態又は折りたたんだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の携帯情報端末9310を示す。図13(C)に折りたたんだ状態の携帯情報端末9310を示す。携帯情報端末9310は、折りたたんだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。
表示パネル9311はヒンジ9313によって連結された3つの筐体9315に支持されている。なお、表示パネル9311は、タッチセンサ(入力装置)を搭載したタッチパネル(入出力装置)であってもよい。また、表示パネル9311は、ヒンジ9313を介して2つの筐体9315間を屈曲させることにより、携帯情報端末9310を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。本発明の一態様の発光装置を表示パネル9311に用いることができる。表示パネル9311における表示領域9312は折りたたんだ状態の携帯情報端末9310の側面に位置する表示領域である。表示領域9312には、情報アイコンや使用頻度の高いアプリやプログラムのショートカットなどを表示させることができ、情報の確認やアプリなどの起動をスムーズに行うことができる。
≪合成例1≫
本合成例1では、実施の形態において構造式(100)で表される本発明の有機金属錯体、{3−[6−(1H−ピラゾール−1−イル−κN)−1,2−フェニレン−κC]オキシ[7−メチル−5−(2−ピリジニル−κN)−5H−ベンゾイミダゾ[1,2−a]ベンゾイミダゾール−3,4−ジイル−κC]}白金(II)(略称:[Pt(ppzObibipy)])の合成例を具体的に例示する。[Pt(ppzObibipy)]の構造式を以下に示す。
Figure 0006925802
<ステップ1:N−(5−ブロモ−2−ニトロフェニル)−ピリジン−2−アミンの合成>
まず、2−アミノピリジン8.8g(91mmol)、t−ブトキシドカリウム20g(180mmol)を、三口フラスコに入れフラスコ内を窒素置換した。この混合物にテトラヒドロフラン(略称:THF)250mLを加え、0℃で1時間攪拌した。その後、THF150mLと4−ブロモ−2−フルオロニトロベンゼン21g(91mmol)の混合液を滴下して加え、0℃で50分間攪拌した。この反応物に酢酸エチルと水を加えてろ過し、ろ液を酢酸エチルで抽出した。抽出液を飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムを加えてろ過した。得られたろ液を濃縮し、セライト(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:531−16855;以下同じ)、アルミナ、セライトの順に充填したろ過補助剤を通してろ過した。ろ液の溶媒を留去し、得られた残渣をヘキサンで超音波洗浄することにより目的物16g(収率:61%、橙色固体)を得た。ステップ1の合成スキームを下記式(a−1)に示す。
Figure 0006925802
<ステップ2:5−ブロモ−N−(2−ピリジニル)−1,2−フェニレンジアミンの合成>
次に、上記ステップ1で合成したN−(5−ブロモ−2−ニトロフェニル)−ピリジン−2−アミン14g(47mmol)、水8.4g(470mmol)、エタノール480mL、塩化スズ(II)45g(230mmol)を、還流管を付けた三口フラスコに入れ、窒素気流下にて80℃で2時間加熱した。この反応物を室温まで冷やし、2M水酸化ナトリウム水溶液にゆっくり入れ、1時間攪拌した。得られた反応物をろ過し、ろ液をクロロホルムで抽出した。抽出液を水、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、得られた残渣をヘキサンで超音波洗浄することにより目的物10g(収率:84%、薄赤紫色固体)を得た。ステップ2の合成スキームを下記式(b−1)に示す。
Figure 0006925802
<ステップ3:6−ブロモ−1−(2−ピリジニル)−2−ベンゾイミダゾリノンの合成>
次に、上記ステップ2で合成した5−ブロモ−N−(2−ピリジニル)−1,2−フェニレンジアミン11g(41mmol)を、還流管を付けた三口フラスコに入れ、THF45mL、1,1’−カルボニルジイミダゾール8.6g(53mmol)を加え、80℃で2時間加熱し、室温にて18時間攪拌した。得られた混合物に水を加え、酢酸エチルで抽出した。抽出液を水、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、得られた残渣を酢酸エチルにて再結晶し、目的物8.8g(収率:75%、黒紫色固体)を得た。ステップ3の合成スキームを下記式(c−1)に示す。
Figure 0006925802
<ステップ4:5−ブロモ−1−(3−メチル−2−ニトロフェニル)−3−(2−ピリジニル)−2−ベンゾイミダゾリノンの合成>
次に、上記ステップ3で合成した6−ブロモ−1−(2−ピリジニル)−2−ベンゾイミダゾリノン8.8g(30mmol)、3−フルオロ−2−ニトロトルエン5.2g(33mmol)、炭酸カリウム8.4g(61mmol)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、ジメチルスルホキシド(略称:DMSO)120mLを加え、100℃で23時間加熱した。得られた反応物をろ過し、ろ液を酢酸エチルで抽出した。抽出液を水、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、得られた残渣を酢酸エチル:トルエン=1:5を展開溶媒としたシリカカラムクロマトグラフィーにて精製し、さらにそれをヘキサンにて洗浄することにより目的物12g(収率:91%、黄色固体)を得た。ステップ4の合成スキームを下記式(d−1)に示す。
Figure 0006925802
<ステップ5:5−ブロモ−1−(3−メチル−2−アミノフェニル)−3−(2−ピリジニル)−2−ベンゾイミダゾリノンの合成>
次に、上記ステップ4で合成した5−ブロモ−1−(3−メチル−2−ニトロフェニル)−3−(2−ピリジニル)−2−ベンゾイミダゾリノン12g(28mmol)、水6.2g、エタノール280mL、塩化スズ(II)26g(140mmol)を、還流管を付けた三口フラスコに入れ、窒素気流下にて80℃で5時間加熱した。得られた反応物を氷で冷やした2M水酸化ナトリウム水溶液に入れ、1時間攪拌させた。この混合液をクロロホルムで抽出し、抽出液を水、飽和食塩水にて洗浄した。さらにこれに硫酸マグネシウムを加え、ろ過し、ろ液を濃縮した。得られた残渣をヘキサンにて洗浄することにより目的物9.1g(収率:83%、黄色固体)を得た。ステップ5の合成スキームを下記式(eー1)に示す。
Figure 0006925802
<ステップ6:3−ブロモ−7−メチル−5−(2−ピリジニル)−5H−ベンゾイミダゾ[1,2−a]ベンゾイミダゾールの合成>
上記ステップ5で合成した5−ブロモ−1−(3−メチル−2−アミノフェニル)−3−(2−ピリジニル)−2−ベンゾイミダゾリノン10g(25mmol)を三口フラスコに入れ、容器を0℃に冷やした。ここで、塩化ホスホリル15mL(160mmol)を滴下し、100℃で5時間加熱した。得られた反応物にトルエンを加え、氷水へ攪拌しながらゆっくり入れた。ここに3M水酸化ナトリウム水溶液を加え、1時間攪拌した。得られた混合物をろ過し、ろ物は水、酢酸エチルにて洗浄し、ろ液は酢酸エチルで抽出後、飽和食塩水にて洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、濃縮した。洗浄したろ物と、濃縮で得られた残渣を合わせて、エタノールで超音波洗浄することにより、目的物5.7g(収率:72%、薄茶色固体)を得た。ステップ6の合成スキームを下記式(f−1)に示す。
Figure 0006925802
<ステップ7:3−(1H−ピラゾール−1−イル)フェノールの合成>
次に2−ブロモフェノール1.5g(8.8mmol)、ピラゾール0.50g(7.3mmol)、炭酸カリウム1.6g(15mmol)、ヨウ化銅0.28g(1.5mmol)、trans−N,N’−ジメチルシクロヘキサン−1,2−ジアミン210mgを還流管を付けた三口フラスコに入れた。フラスコ内を窒素置換し、トルエン37mLを加え、110℃で13時間加熱した。得られた反応物を酢酸エチルに溶解し、セライトを通した後の溶液を濃縮した。得られた残渣を、酢酸エチル:ヘキサン=1:2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0.70g(収率:60%、黄色固体)を得た。ステップ7の合成スキームを下記式(g−1)に示す。
Figure 0006925802
<ステップ8:3−[3−(1H−ピラゾール−1−イル)フェノキシ]−7−メチル−5−(2−ピリジニル)−5H−ベンゾイミダゾ[1,2−a]ベンゾイミダゾール(略称:HppzObibipy)の合成>
次に、上記ステップ7で合成した3−(1H−ピラゾール−1−イル)フェノール0.69g(4.3mmol)、上記ステップ6で合成した3−ブロモ−7−メチル−5−(2−ピリジニル)−5H−ベンゾイミダゾ[1,2−a]ベンゾイミダゾール1.8g(4.7mmol)、ヨウ化銅0.25g(1.3mmol)、ピコリン酸0.80mg(6.5mmol)、リン酸カリウム1.6g(15mmol)、DMSO22mL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。窒素気流下にて150℃で27時間加熱した。得られた反応物をろ過し、ろ物を水、エタノールにて洗浄し固体を得た。得られた固体を、酢酸エチル:ヘキサン=1:20を展開溶媒としたシリカ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0.37g(収率19%、黄白色固体)を得た。ステップ8の合成スキームを下記式(h−1)に示す。
Figure 0006925802
<ステップ9:{3−[6−(1H−ピラゾール−1−イル−κN)−1,2−フェニレン−κC]オキシ[7−メチル−5−(2−ピリジニル−κN)−5H−ベンゾイミダゾ[1,2−a]ベンゾイミダゾール−3,4−ジイル−κC]}白金(II)(略称:[Pt(ppzObibipy)])の合成>
次に、上記ステップ8で合成したHppzObibipy0.37g(0.80mmol)、テトラクロロ白金(II)酸カリウム0.37g(0.88mmol)、氷酢酸15mLを、還流管を付けた三口フラスコに入れ、窒素気流下にて130℃で30時間加熱した。得られた反応物をろ過し、ろ物を熱クロロホルムに溶解し、セライト、中性シリカゲル、セライトの順に充填したろ過補助剤を通し、ろ過した。ろ液を濃縮し、得られた固体をクロロホルムにて再結晶することにより本発明の有機金属錯体[Pt(ppzObibipy)]を黄白色固体として得た(収率31%)。ステップ9の合成スキームを下記式(i−1)に示す。
Figure 0006925802
なお、上記ステップ9で得られた黄白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14に示す。このことから、本合成例において、上述の構造式(100)で表される本発明の有機金属錯体[Pt(ppzObibipy)]が得られたことがわかった。
H−NMR.δ(CDCl):2.72(s,3H),6.60−6.61(t,1H),6.99(d,1H),7.96(d,1H),7.15−7.23(m,5H),7.28(d,1H),7.48(d,1H),7.65(d,1H),7.71(ds,1H),8.05(ds,1H),8.16−8.19(t,1H),9.13(ds,1H)
<[Pt(ppzObibipy)]の物性について>
次に、[Pt(ppzObibipy)]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、絶対PL量子収率測定装置((株)浜松ホトニクス製 C11347−01)を用い、グローブボックス((株)ブライト製 LABstarM13(1250/780)にて、窒素雰囲気下でジクロロメタン脱酸素溶液を石英セルに入れ、密栓し、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15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15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15に示す吸収スペクトルは、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15に示す通り、本発明の有機金属錯体[Pt(ppzObibipy)]は、477nmに発光ピークを有しており、ジクロロメタン溶液からは水色の発光が観測された。
本実施例では、実施の形態で説明した本発明の一態様の有機金属錯体を用いた発光素子1について説明する。発光素子1で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
Figure 0006925802
(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。
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、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)とをDBT3P−II:酸化モリブデン=2:1となるように共蒸着して正孔注入層111を形成した。膜厚は45nmとなるように形成した。
次に、正孔注入層111上に、上記構造式(ii)で表される12−[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−5,12−ジヒドロ−5−フェニル−インドロ[3,2−a]カルバゾール(略称:mCzPICz)を20nm形成して正孔輸送層112を形成した。
続いて、mCzPICz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(100)で表される{3−[6−(1H−ピラゾール−1−イル−κN)−1,2−フェニレン−κC]オキシ[7−メチル−5−(2−ピリジニル−κN)−5H−ベンゾイミダゾ[1,2−a]ベンゾイミダゾール−3,4−ジイル−κC]}白金(II)(略称:[Pt(ppzObibipy)])とを、重量比0.15:0.60:0.25(=mCzPICz:35DCzPPy:[Pt(ppzObibipy)])となるように25nm共蒸着して発光層113を形成した。
その後、発光層113上に、35DCzPPyを膜厚10nmとなるように蒸着した後、上記構造式(iv)で表されるバソフェナントロリン(略称:BPhen)を膜厚15nmとなるように蒸着し、電子輸送層114を形成した。
電子輸送層114を形成した後、フッ化リチウム(LiF)を膜厚1nmとなるように蒸着して電子注入層115を形成し、続いてアルミニウムを200nmの膜厚となるように蒸着することで第2の電極102を形成して本実施例の発光素子1を作製した。
発光素子1の素子構造を以下の表にまとめる。
Figure 0006925802
発光素子1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、これら発光素子の初期特性及び信頼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の輝度−電流密度特性を図16に、電流効率−輝度特性を図17に、輝度−電圧特性を図18に、電流−電圧特性を図19に、外部量子効率−輝度特性を図20に、発光スペクトルを図21に示す。また、発光素子1の1000cd/m付近における主要な特性を表2に示す。
Figure 0006925802
図16から図21及び表2より、本発明の一態様である発光素子1は、効率の良好な緑色発光素子であることがわかった。
本実施例では、実施の形態の構造式(100)で表される本発明の一態様である[Pt(ppzObibipy)]と、比較材料として下記構造式(v)で表される{3−[6−(1H−ピラゾール−1−イル−κN)−1,2−フェニレン−κC]オキシ[9−(2−ピリジニル−κN)−9H−カルバゾール−2,1−ジイル−κC]}白金(II)(略称:[Pt(ppzOczpy)])の計算例を具体的に例示する。[Pt(ppzObibipy)]および[Pt(ppzOczpy)]の構造を以下に示す。
Figure 0006925802
分子軌道計算には、Gaussian09プログラムを使用した。基底関数に6−311Gを使用して、各分子の一重項基底状態(S)を、B3LYP\6−311Gを用い、構造最適化を行った。
計算により求められたHOMO準位、LUMO準位を表3に示す。
Figure 0006925802
以上のように、本発明の一態様の有機金属錯体は、類似の構造を有する有機金属錯体と比較して、HOMO準位、LUMO準位共に深くなることがわかる。HOMO準位、LUMO準位が深くなることによって、キャリアの注入が容易となり、駆動電圧の低い発光素子を提供することが可能となる。
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
116 電荷発生層
117 P型層
118 電子リレー層
119 電子注入バッファ層
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)
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
9310 携帯情報端末
9311 表示パネル
9312 表示領域
9313 ヒンジ
9315 筐体
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 (6)

  1. 下記式(G55)で表される有機金属錯体。
    Figure 0006925802

    (但し、式(G55)において、R からR 10 、R 25 からR 27 及びR 33 からR 35 はそれぞれ独立に、水素、置換又は無置換の炭素数1から6のアルキル基、ハロゲン基、ビニル基、置換又は無置換の炭素数1から6のハロアルキル基から選ばれるいずれか一を表す。)
  2. 下記式(100)で表される有機金属錯体。
    Figure 0006925802
  3. 請求項1または請求項2に記載の有機金属錯体を有する発光素子。
  4. 請求項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。
  5. 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。
  6. 請求項に記載の発光装置と、
    筐体と、
    を有する照明装置。

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